Wigner Transport Dynamik von verschränkten Elektronen

Quanten-Verschränkung bezieht sich auf Quantenzustände von Objekten welche voneinander abhängig sind. Die Verschränkung ist eine der aufregendsten Schlüssel-Quantenprozesse seit dem Beginn der Quantenmechanik in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Historisch wurden primär Photonen verwendet, um Verschränkung zu untersuchen, obschon alternative Objekte, wie zum Beispiel Elektronenspin, heutzutage weitreichend untersucht werden. Allerdings hat es in den letzten Jahren herausragenden Fortschritt in der kohärenten Erzeugung und Kontrolle von individuellen Elektronen gegeben, welches die Verwendung der Elektronen-Wellennatur, ähnlich zu der Welt der Photonen, möglich macht. Dies eröffnet neue Forschungsmöglichkeiten, um die Wellen-basierte, räumliche Elektronen-Elektronen-Verschränkung zu studieren, weshalb dies im Zentrum dieser Forschung steht. Weiters ist der Effekt von elektromagnetischen Feldern auf den verschränkten Elektronentransport von großem Interesse, um den Einfluss von verschiedenen elektromagnetischen Kontroll- und Führungsmechanismen zu studieren. Verfügbare Modellierungs- und Simulationsansätze sind berechnungstechnisch prohibitiv und bieten nur limitierte physikalische Intuition über die involvierten Quantentransportprozesse. Wir werden deshalb einen Wigner-Ansatz entwickeln, um die Transportdynamik von räumlich-verschränkten Elektronen in 2D-Systemen effizient modellieren zu können. Unser Modellierungsansatz wird in der Lage sein, externe elektromagnetische Felder zu berücksichtigen und wird ein intuitives Wellenbild des Transports bieten. Wir werden unsere Entwicklungen in unserem Simulator ViennaWD verfügbar machen. Unsere Forschungen werden neue Ideen für zukünftige Nanoelektronik-Systeme (z.B. 2D-Materialien) und Elektron-Quantenoptik-Systeme (z.B. gekoppelte Wellenleiter, Interferometer, Elektronendetektion) ermöglichen.