Emil Johansson Bergholtz Professor
Kontakt
Namn och titel: Emil Johansson BergholtzProfessor
Epost: emil.bergholtz@fysik.su.se
Telefon: +46855378035
ORCID0000-0002-9739-2930 Länk till annan webbplats.
Arbetsplats: Fysikum Länk till annan webbplats.
Besöksadress Rum A4:1037Roslagstullsbacken 21
Postadress Fysikum106 91 Stockholm
Om mig
Emil J. Bergholtz är professor i teroretisk fysik vid Stockholms universitet: Jag är en teoretisk fysiker med intresse för kollektiva fenomen i kvantmekaniska mångpartikelsystem – särskilt under extrema förhållanden. Min forskning förenar insikter från matematik, högenergifysik, materialvetenskap, fotonik, kalla atomer och komplexa system i strävan efter att förstå nya framväxande beteenden. Även om sådana upptäckter ibland kan leda till framtida teknologier är min främsta drivkraft att utforska de grundläggande principerna.
Min forskargrupp fokuserar på topologiska tillstånd av materia, däribland fraktionella kvant-Hall-tillstånd, fraktionella Chern-isolatorer i moirématerial, icke-Hermitiska system och öppna kvantsystem. Vi använder en kombination av analytisk teori och storskaliga numeriska simuleringar, och vi samarbetar med ledande experimentella grupper. Vissa av våra projekt är mycket abstrakta och utforskande, medan andra ligger närmare verkliga material och experimentella plattformar.
En växande del av vår forskning är också direkt kopplad till kvantteknologi. Vi utvecklar teori och designprinciper för (i) sensorer och kvantmetrologi i öppna och drivna system (inklusive icke-Hermitiska/topologiska mekanismer och spektral känslighet), (ii) robusta kvantplattformar i moiré- och andra kvantmaterial där topologi och starka korrelationer ger skyddad struktur, samt (iii) dissipativ och mät-inducerad dynamik med relevans för kvantkontroll och kvantsimulering. Arbetet sker i samverkan med experimentella grupper inom fotonik och material-plattformar. Ett återkommande tema är att våra teoretiska idéer ofta inspirerar framtida experiment och öppnar nya riktningar snarare än att enbart förklara redan kända resultat.
Efter åtta år utomlands – som Distinguished PKS Fellow vid Max Planck-institutet för fysik av komplexa system i Dresden och Emmy Noether-gruppledare vid Freie Universität i Berlin – återvände jag till Stockholms universitet 2016 genom Wallenberg Academy Fellows-programmet. Jag blev professor 2019 och utsågs till Wallenberg Scholar 2024.
År 2022 tilldelades jag Göran Gustafsson-priset i fysik av Kungliga Vetenskapsakademien “för hans nyskapande forskning om topologiska faser och kvantmaterial”, som uppmärksammar mina bidrag till teorin för lågdimensionella system och icke-Hermitiska topologiska fenomen.
Vid Stockholms universitet undervisar jag också avancerade kurser i kvantmekanink och kvantfältteori samt leder forskningsinriktade seminarier. Tillsammans med min grupp strävar jag efter att skapa en nyfiken och samarbetande miljö där djärva idéer uppmuntras, tvärvetenskapliga kopplingar utvecklas och där teorin förblir nära sammanlänkad med experiment samtidigt som den behåller sin kreativa frihet.
The past few years I have taught Advanced Quantum Mechanics, and presently I also lead more specialized research seminars and a course in Quantum Field Theory for Condensed Matter Systems.
We work broadly in theoretical physics with an emphasis on collective quantum mechanical phenomena that occur in systems with a macroscopic number of particles. Most saliently, we study quantum many-particle systems for which topology, entanglement and interactions play important roles. These include fractional quantum Hall states, geometrically frustrated magnets, non-equilibrium systems, Weyl semimetals and various instances of flat band models. A common feature in these systems is that their low-energy quasiparticles bear little or no resemblance to their electronic constituents. Instead, the quasiparticles have intriguing properties such as fractional charge and statistics. To understand these notoriously complex systems we use a combinationof analytical and numerical methods, beyond standard many-body theory, including exact diagnalization, field theory, strong coupling expansions etc., we occasionally adopt new methods and concepts from quantum information theory, including entanglement quantifiers and tensor networks, and contemporary mathematics, such as compressed sensing.
Our research brings together several frontiers of basic science, while at the same time having the potential to provide the basis of future technological advances.
My research group presently (early 2022) consists of Elisabet Edvardsson (PhD student), Marcus Stålhammar (PhD student), Ahmed Abouelkomsan (PhD student), Lukas König (PhD student), Fan Yang (Postdoc), Kang Yang (Postdoc), Daniel Varjas (Postdoc/Researcher), Ipsita Mandal (Researcher).
Recent group alumi include Flore Kunst (PhD & winner of the Arrhenius prize in 2019, next postdoc at MPQ-Harvard), Qing-Dong Jiang (Researcher, next Associate Prof. at the TD Lee Institute, Shanghai), Maximilian Trescher (PhD in 2018, next computer scientist in Berlin), Zhao Liu (next Thousand Talents Awardee & Asst. Prof. at Zhejiang University), Theresa Leistner (Master Student, next engineer in industry, Stockholm), Yaron Kedem (next postdoc with Frank Wilczek), and Johan Carlström (next independent PI at SU). Naemi Florin (next PhD with Bourennane) and Fanny Terrier (next UPMC Paris).
Earlier project students include Jörg Behrmann (Master 2012-2013), Samuel Sanchez (Master 2012-2013), Maximilian Trescher (Bachelor 2012), Diana Prychynenko (Bachelor 2012 & co-advised Master 2013-2014), Kevin Madsen (Bachelor 2013 & Master 2015-2016), Gregor Pohl (internship project 2013), Alexander Nietner (Master 2014-2015), Gunnar Riemenschneider (Bachelor 2014), Huaiyu Li (internship project 2015), Marlon Rueck (Bachelor 2015), Irina Gancheva (Master 2015-2016), Jann Launer (Master 2015-2016), David Schneider (Master 2015-2016) and Yann Salimi (Master 2015-2016).
Publications See Google Scholar for publications and links to frequent collaborators.
An updated list of publications is avaliable at Google Scholar.