Statistische Physik und maschinelles Lernen

Quanteninformationstheorie

Die QIT-Gruppe arbeitet an der Schnittstelle zwischen den Gebieten der Quanteninformation, Physik der kondensierten Materie, Statischen Physik außerhalb des Gleichgewichts und Quantenkontrolle, um aufstrebende Quantentechnologien weiterzuentwickeln. Sie deckt dabei die Themen Quantensimulation, Quantencomputing und -algorithmen sowie Quantensensoren und -thermodynamik ab.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Adolfo del Campo

Theoretische Chemische Physik

Die TCP Arbeitsgruppe entwickelt neuartige Methoden bei denen die Quantenmechanik auf große und komplexe System angewendet wird. Dies erfolgt durch eine Kombination von quantenmechanischen Grundprinzipien, Machine Learning und grobkörnigen statistischen Lösungsansätzen und der Entwicklung neuer mathematischer Methoden und Algorithmen.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Alexandre Tkatchenko

Theorie Mesokopischer Quantensysteme

Die TMQS Gruppe untersucht quantenmechanische Phänomene auf mesoskopischer Skala, insbesondere Nichtgleichgewichtstransport, topologische Materialien und niedrigdimensionale Systeme durch Anwendung analytischer und numerischer Methoden.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Thomas Schmidt

Komplexe Systeme und Statistische Mechanik

Die CSSM Gruppe entwickelt statistische Methoden um die Dynamik komplexer Systeme im Nichtgleichgewichtszustand zu beschreiben. Dies beinhaltet quantenmechanische Systeme, biochemische Netzwerke und elektrische Schaltkreise. Dabei geht es vor allem um den Einfluss des Kompromises zwischen Energiedissipation, Reaktionsgeschwindigkeit, Genauigkeit und Präzision auf das Verhalten komplexer Systeme. Beispiele solcher Prozesse finden sich bei Energieumwandlungen, Informationsverarbeitung und Rechenprozessen.

Leitung der Arbeitsgruppe: Prof. Massimiliano Esposito

Physik der Aktiven Materie

Die PAM-Gruppe untersucht die Physik aktiver Systeme, die aus selbstgetriebenen wechselwirkenden Teilen bestehen. Unser Ziel ist es, mittels minimaler theoretischer Modelle die wesentlichen Bestandteile zu erfassen, die die entstehende Dynamik bestimmen, und ein Verständnis der komplexen Phänomenologie aktiver Materie zu erhalten. Wir benutzen Hilfsmittel aus der statistischen Mechanik, der Hydrodynamik und der weichen Materie, mit einem besonderen Schwerpunkt auf der Rolle von Fluktuationen im Nicht-Gleichgewicht.

Leitung der Arbeitsgruppe: Assistant Prof. Etienne Fodor

Physik der lebenden Materie

Die Arbeitsgruppe "Physik Lebender Materie" (PLM) untersucht LIFE: Living in Fluctuating Environment - das Leben in einer sich veränderlichen Umwelt. Wir folgen einem interdisziplinären Ansatz aus der Physik des Flusses (Materie und Information) und der Mathematik der Form (Geometrie, Ordnung und Topologie) um biologische Funktionen (Verhalten und Eigenschaften) mikrobiologischer Netzwerke zu erklären. Dabei nutzen wir Grundprinzipien des Verhaltens aktiver und weicher Materie, Strömungsmechanik sowie Modellierungen um zu verstehen, wie Mikroben (z.B. Bakterien, Archaea und Algen) sich an Veränderungen ihrer Umwelt anpassen.

Leitung der Arbeistgruppe: Associate Prof. Anupam Sengupta

Integrative Biophysics

Leitung der Arbeistgruppe: Associate Prof. Alexander Skupin (LCSB)

Experimentelle Physik weicher Materie

Die Arbeitsgruppe ESMP (Experimental Soft Mater Physics) untersucht mikro- und nanoskalige Selbstorganisation in Flüssigkristallen und Kolloiden und die dadurch hervorgerufenen Phänomene (meist optischer oder mechanischer Natur) auf makroskopischer Skala. Die Forschungsschwerpunkte reichen dabei von Grundlagenforschung bis hin zu interdisziplinären Anwendungen. Mit Hilfe von Elektrospinning und Mikrofluidik werden Tropfen, Hüllen und Zylinder hergestellt, um den Einfluss einer flexiblen und nicht ebenen Begrenzung zu untersuchen, wie sie oft bei Grenzflächen zwischen Flüssigkeiten zu finden ist.

Leitung der Arbeistgruppe: Prof. Jan Lagerwall

Multifunktionale Ferroische Materialien

Die MFM Gruppe beschäftigt sich mit der experimentellen Untersuchung kristalliner Materie mittels den Methoden der Festkörperspektroskopie. Besondere Bedeutung haben neuartige Phasenübergänge, Anregungen, Kopplungsphänomene oder die aktive Beeinflussung von Materialeigenschaften.

Leitung der Arbeitsgruppe: Assistant Prof. Maël Guennou