Jiří Guth Jarkovský entwickelt Methode zur Bestimmmung des Grundzustands in Quantensystemen

Jiří Guth Jarkovský, Doktorand der Theorieabteilung, hat seine Promotion abgeschlossen. Glückwunsch! Mit seinem Doktor in der Tasche arbeitet er jetzt als Quantum Application Engineer bei einem Münchner Start-up.

9. Februar 2023

Das Thema seiner Dissertation ist an der Schnittstelle zweier Teilbereiche der Quantenphysik angesiedelt: Die Quantenvielkörperphysik und Quanteninformationstheorie. Über eine Reihe von kleineren Forschungsprojekten gelang es ihm, Methoden aus dem Bereich der Quanteninformation zu nutzen, um den Grundzustand in komplexen Quantensystemen zu finden.

Jiří Guth Jarkovskýs Dissertation ist im Grunde die Synthese von zwei theoretischen Forschungsarbeiten. Obwohl beide Publikationen unterschiedliche Probleme behandeln, verwenden sie ähnliche Methoden aus dem Bereich der Quanteninformationstheorie, nämlich insbesondere die „Zustandsreinigung“.  Nach diesem Konzept behandelt man einen verrauschten - d. h. gemischten oder „unsicheren" - Quantenzustand so, als wäre er nur die eine Hälfte eines größeren rauschfreien Quantenzustands. Die zweite Hälfte ist dabei ein rein konzeptioneller Zusatz, der Berechnungen vereinfachen soll. Unter Verwendung dieses Konzepts konzentrierte sich Jiří Guth Jarkovský insbesondere auf die Verschränkung in bereinigten Zuständen und deren Auswirkungen auf den ursprünglichen verrauschten Zustand.

So konnte er schließlich einen Trick entwickeln, um in komplexen symmetrischen Quantensystemen  den Zustand mit der niedrigsten Energie zu finden; dieser so genannte „Grundzustand" ist für unser Verständnis der physikalischen Eigenschaften der untersuchten Systeme und ihrer potenziellen Anwendungen in der Praxis (z. B. die Supraleitung) unerlässlich. Aber anstatt direkt nach dem Grundzustand zu suchen, konzentrierte sich Jiří Guth Jarkovský darauf, dessen Bereinigung zu finden. Der Clue: Wenn man einmal den bereinigten Grundzustand bestimmt hat, ist es sehr einfach, auf den ursprünglichen Grundzustand zurückzuschließen. Bei der Zustandsreinigung werden nämlich die Symmetrien des Systems immer beachtet, selbst wenn die Symmetrie des Grundzustands gebrochen ist.

Darüber hinaus konnte Jiří Guth Jarkovský mit seiner Dissertation zeigen, dass man Methoden und Ansätze aus verschiedenen Teilgebieten der Quantenphysik gut kombinieren kann, um Rätsel in benachbarten Forschungsbereichen zu lösen. Seine Arbeit liefert auch formale Beweise für Aussagen zu Phänomenen, die bisher auf bloßen Annahmen beruhten.

„Meine Zeit am MPQ war großartig", erzählt Jiří Guth Jarkovský von seiner Zeit als Doktorand, „ich hatte viele tolle Kontakte in der Theorie-Gruppe am MPQ, und auch die anderen Doktoranden im IMPRS-QST-Programm waren sehr nett."

What‘s next?

Jiří Guth Jarkovský hat kürzlich eine Stelle als Quantum Application Engineer in den Münchner Büros von IQM, einem Quanten-Start-up-Unternehmen, angetreten. Wir gratulieren herzlich und wünschen alles Gute für den weiteren Werdegang!

Weitere interessante Beiträge

Zur Redakteursansicht