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Quanteninformationsmethoden in der Vielteilchenphysik
Quantum Information Methods in Many-Body Physics

Modul PH2269

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

PH2269 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
  • Spezialisierung im Elitemasterstudiengang Theoretische und Mathematische Physik (TMP)

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 45 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2269 ist Ignacio Cirac.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Quantum many-body systems exhibit a rich variety of interesting physical phenomena, such as systems with exotic "topological" order which cannot be captured by Landau's theory of phases, and in which the system organizes globally in its quantum correlations rather than locally. The heart of such phenomena is formed by quantum correlations, this is, entanglement, which is at the heart of quantum information theory. This has given rise to a new research area at the intersection of quantum information theory and quantum many-body physics, where methods from quantum information are applied to the structure of these systems. This lecture will give a comprehensive introduction to this new research field. A special focus will be formed by the field of Tensor Network States, which provide an entanglement based description of quantum many-body states.

Topics covered include:

  • Quantum many body systems
  • Entanglement and the area law
  • Matrix Product States (MPS)
  • Variational simulations based on MPS, the DMRG method
  • Simulation of thermal states and time evolution
  • Projected Entangled Pair States (PEPS)
  • topological order
  • fermionic systems

Lernergebnisse

keine Angabe

Voraussetzungen

Quantum mechanics, in particular also many-body quantum mechanics and second quantisation. Knowledge in quantum information and/or condensed matter physics is helpful, but not required.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Quantum Information Methods in Many-Body Physics Cirac, I. Schuch, N. Fr, 14:00–17:00
Fr, 14:15–16:15
sowie einzelne oder verschobene Termine
UE 1 Übung zu Quanteninformationsmethoden in der Vielteilchenphysik Schuch, N.

Lern- und Lehrmethoden

The lecture will be taught on the blackboard.  The lecture will be complemented by homework sheets and tutorials, which serve to deepen the understanding of the topics covered in the lecture through specific examples and complementary perspectives.  Study of the homework sheets and attendance of the tutorials is therefore strongly encouraged.

Medienformen

keine Angabe

Literatur

keine Angabe

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

There will be an oral exam of about 25 minutes duration. Therein the achievement of the competencies given in section learning outcome is tested exemplarily at least to the given cognition level using comprehension questions and sample calculations.

For example an assignment in the exam might be:

  • What is the area law?
  • What is a Matrix Product State?
  • What is the basic idea of the DMRG algorithm?
  • How can we use Matrix Product States to simulate time evolution?

Participation in the tutorials is strongly recommended since the exercises prepare for the problems of the exam and rehearse the specific competencies.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Quanteninformationsmethoden in der Vielteilchenphysik
Di, 25.9.2018 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin zwischen 25.9.2018 und 20.10.2018. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date between 2018-09-25 and 2018-10-20. bis 24.9.2018
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