Prof. Dr. Tilman Esslinger

Tilman Esslinger erforscht die Quantenvielteilchenphysik und Materie-Licht-Wechselwirkungen mit Hilfe von Quantensimulatoren und entwickelt neue Konzepte für Quantencomputer.

Tilman Esslinger studierte Physik an der Ludwig-Maximillian-Universität in München, Deutschland, und an der Heriot-Watt University in Edinburgh, Schottland. Im Oktober 2001 wurde er ordentlicher Professor und Lehrstuhlinhaber für Quantenoptik an der ETH Zürich in der Schweiz. Von 2013 bis 2015 leitete er das Physikdepartement der ETH Zürich und war von 2011 bis 2022 Vizedirektor des Nationalen Forschungsschwerpunkts Quantenwissenschaften und -technologie.

Tilman Esslinger ist vor allem für seine Arbeit an Quantensimulatoren mit optischen Gittern bekannt, in denen Quantengase verwendet werden, die periodischen optischen Potentialen erzeugt von interferierenden Laserstrahlen ausgesetzt sind. Diese Forschung hat einen beispiellosen Blick auf Quantenphasenübergänge ermöglicht und stellt eine einzigartige Verbindung zwischen makroskopisch beobachtbaren Quantenphänomenen und deren mikroskopischer Beschreibung her. Er beobachtete den Quanten-Phasenübergang zwischen einem Superfluid und einem Mott-Isolator und leistete Pionierarbeit für fermionische Atome in optischen Gittern, und verwirklichte das ikonische Fermi-Hubbard-Modell, was zu den Beobachtungen eines fermionischen Mott-Isolators und Quantenmagnetismus führte. Durch die Entwicklung von optischen Gittern mit abstimmbarer Geometrie realisierte er künstliches Graphen sowie Haldanes bahnbrechendes Modell für einen topologischen Chern-Isolator. Über die Inspiration der Quantensimulation von Materialien hinaus konzipierten Tilman Esslinger und sein Team eine Umsetzung des Dicke-Modells der Quantenelektrodynamik unter Verwendung von Bose-Einstein Kondensaten in optischen Resonatoren und demonstrierten den paradigmatischen Phasenübergang zu einem superradianten Zustand sowie supersolide Phasen. Ein neuer Forschungszweig ist die Messung von Leitfähigkeiten in Quantengasen, wo er und sein Team das Äquivalent des thermoelektrischen Effekts demonstrierten und zum ersten Mal quantisierte Leitfähigkeiten in neutraler Materie beobachteten. Mit dynamischen optischen Gittern kreierte er topologische Pumpen und atomare Quantengatter.

Tilman Esslinger hat weit über 140 wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht, darunter 13 Forschungsarbeiten in Nature und 10 in Science. Tilman Esslinger ist Fellow der American Physical Society, erhielt die Ehrendoktorwürde der Heriot-Watt University, Edinburgh, Schottland, und teilte den Senior BEC Award und den Philip-Morris Research Prize. Er hat zwei ERC Advanced Grants und einen SNF Advanced Grant erhalten. Er war Senior Research Visitor am Keble College, Oxford, Gastprofessor an der Universität Innsbruck, Österreich, und Gastforscher am JQI Washington und an der Harvard University sowie Visiting Fellow am JILA. Er hat zahlreiche eingeladene Vorträge und mehrere benannte Kolloquien gehalten. Mehrere seiner Doktoranden und Postdocs sind inzwischen Professoren an renommierten Einrichtungen in aller Welt.