On the interface of quantum electrodynamics and electronic structure theory : Cavity QED

Abstract

Wenn Licht durch Spiegel auf kleinem Raum, als Kavität bezeichnet, eingesperrt und kontrolliert wird kann die Interaktion mit Materie so signifikant werden, dass sogar neue ,Teilchen', die polaritonischen Quasiteilchen, erzeugt werden. Polaritonen, weder ganz Licht noch ganz Materie, teilen essentielle Eigenschaften mit beiden Spezies. So verfügen sie über die Flinkheit des Lichts, welche uns die unvergleichlich schnelle Übermittlung von Informationen und Energie ermöglicht, und die Robustheit und Widerstandsfähigkeit von Materie, uns schaffend und von uns geschaffen. Kontrolle über die Polaritonen hält gewaltige technologische Möglichkeiten bereit, sei es durch die Manipulation der Regeln der Chemie oder die Eigenschaften von Materie. Innerhalb dieser Dissertation werde ich den bahnbrechenden Fortschritt der aktuellen Forschung sowie meinen Anteil daran beleuchten. Letzterer zeichnet sich zu allererst dadurch aus, dass er die Forschungsgemeinschaft mit der unvoreingenommenen Perspektive ausstattet, die Notwendig ist, um die im neuen Kontext unzutreffenden theoretischen Paradigmen zu überwinden.

When light is confined and controlled in a restricting geometry, referred to as cavity, the way how light and matter affect each other reaches such significant levels that even novel species, the polaritonic quasiparticles, are created. They inherit the swiftness of light, incomparable speed of information and energy transfer, and the tenacity of matter, shaping and being shaped by our existence. Control over the polaritonic quasiparticles holds great technological promises, e.g. by altering the rules on which chemistry evolves and materials are characterized. Within this work, I will highlight the breathtaking progress of state-of-the-art research as well as my contribution. The latter foremost provides the community with the highly demanded untainted perspective as many previous theoretical paradigms render obsolete on the interface of quantum chemistry and optics.