Quantentheorie der Supraleitung (SS 21)

Die Vorlesung findet online statt. Die Termine sind Montags und Donnerstags um 10:00. Zugangsdaten für Zoom werden rechtzeitig vorher bekannt gemacht (per Email/Ilias).

Dozent: Prof. Wolfgang Belzig

Ziel: Mikroskopische quantenfeldtheoretische Beschreibung von Supraleitung. 

Voraussetzungen:

• Festkörperphysik
• Höhere Quantentheorie
• Statistische Mechanik

Inhalt:

Supraleitung ist grundlegend neuer Zustand von Materie bei tiefen Temperaturen, der sich durch einen verschwindenden elektrischen Widerstand auszeichnet. Das Phänomen der Supraleitung kann nur durch die Quanteneigenschaften der Elektronen erklärt werden und ist selber das Paradebeispiel eines Makroskopischen Quantenzustands. Darauf basieren unzählige Anwendungen von Supraleitern in den modernen Quantentechnologien: der Josephson-Effekt als Quantenstandard der elektrischen Spannung, supraleitende Quantenbits für Quantencomputer oder Quantendetektoren für die kosmische Hintergrundstrahlung.
In der Vorlesung sollen grundlegende theoretische Konzepte zur Beschreibung von Supraleitern eingeführt werden. Dabei werden Elemente aus der Quantenfeldtheorie der Vielteilchensysteme, der quasiklassischen Nichtgleichgewichtstheorie und mesoskopische Effekte in Nanostrukturen berücksichtigt. 
  
Inhalt (vorläufig)
•    Phänomenologie, Ginzburg-Landau-Theorie
•    Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) Theorie
•    Quantenfeldtheorie: Abrikosov, Gorkov, Eliashberg
•    Mesoskopische Supraleitung, Nichtgleichgewichtsphänomene
•    Anwendungen: supraleitende Quantenbits, Detektoren, Andreev-Reflexion, topologische Supraleitung

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