18 19 ct.qmat ct.qmat AREA A B C D #Physikwelten vereint: ct.qmat-Professor Sangiovanni ent- wickelt faszinierende Quantentheorien, seine experimentellen Cluster-Kolleg:innen prüfen sie im Labor. Brückenschlag zwischen Theorie und Experiment: Bei ct.qmat verbindet sich das Knowhow aus zwei Physikwelten – und Giorgio Sangiovanni ist einer der Brückenbauer. Der internationale Theorie-Experte berechnet die außergewöhnlichen Effekte, die ein Quantenmaterial durch die Wechselwirkung von Elektronen in seinem Inneren zeigen kann. Dabei arbeitet er Hand in Hand mit seinen experimentellen Kolleg:innen, die solche Werkstoffe Atom für Atom im Labor zusammensetzen. „Häufig kann ich etwas vorhersagen, das anschließend im Labor bestätigt wird. Manchmal entwickelt sich im Experiment allerdings auch etwas vollkommen Neues, für das ich dann eine Erklärung suche“, sagt der Wissenschaftler. „Ich bin jedes Mal neugierig, ob eine theoretische Voraussage den Praxistest besteht.“ Für die Entwicklung neuer Modelle schaut er sich Systeme an, die aus sehr vielen wechselwirkenden Teilchen bestehen. Mithilfe von numerischen Methoden und Künstlicher Intelligenz (KI) erforscht er die Muster in den Bewegungen der Elektronen. Sangiovanni ist immer auf der Suche nach neuen Arten topologischer Quantenmaterialien wie frustrierten Magneten oder Kagome-Metallen sowie den Gesetzmäßigkeiten, nach denen sie sich organisieren: „Irgendwann stecken diese Materialien vielleicht in Quantentechnologien, die neue IT-Systeme energiesparender und leistungsfähiger machen.“ Praxistest für Quantentheorien Practical Tests for Quantum Theories Computational Quantum Materials, Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, JMU Würzburg Giorgio Sangiovanni #Uniting the worlds of physics: At ct.qmat, fascinating new quantum phenomena are described theoretically and designed experimentally. Bridging the gap between theory and experiment: ct.qmat combines expertise from two distinct realms of physics, with Giorgio Sangiovanni being one of the key intermediaries. As an internationally renowned theory expert, he calculates the extraordinary effects a quantum material can exhibit due to the interactions of electrons within. He works hand in hand with his experimental col- leagues, who construct these materials atom by atom in the laboratory. Bei der Suche nach außergewöhnlichen Quanteneffekten simulieren die Forscher:innen von ct.qmat auf dem Computer Kagome-Materialien. Deren Kristallstruktur ähnelt dem Muster eines japanischen Korbgeflechts. In their search for extraordinary quantum effects, researchers at ct.qmat produce computer simulations of kagome materials, whose crystal structure resembles the pattern of a Japanese basket weave. “I often make predictions that are later validated in the lab. But sometimes, an experiment leads to something entirely unexpected, and that’s where I step in to find an explanation,” says Sangiovanni. “I’m always eager to see whether a theoretical hypothesis passes the practical test.” To forge new models, he scrutinizes systems consisting of a multitude of interacting particles, using quantum many-body algorithms and artificial intelligence (AI) to study the patterns in electron movements. Sangiovanni is always on the lookout for novel types of topological quantum materials such as frustrated magnets or kagome metals, and the principles governing their organization: “These materials could one day play a vital role in quantum technologies, leading to more energy-efficient and powerful IT systems.”
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