量子物理學：返回平衡狀態的量子多體系統！
考慮到一立方厘米的物質已經包含大約1019到1023個粒子，很難想象現在的物理學家可以製備僅包含幾百個，甚至只有少數幾個原子的集合體。
更重要的是，他們已經改進了他們的技術，使他們可以單獨或聯合操縱這些粒子，並可以微調他們的相互作用。在新的數值技術，強大的超級計算機和新的數學技術的推動下，對這類系統的理論描述也取得了同樣令人印象深刻的進展。最近在自然物理學的一篇評論文章中（2015年2月3日）Jens Eisert博士，Mathis Friesdorf博士（來自柏林自由大學複雜量子系統Dahlem中心）和Christian Ignogine博士，Ignacio Cirac教授理論部門的博士後研究員在MPQ（Garching）和ICFO（巴塞羅那）的研究員，討論已經實現的各種量子系統以及如何在理論上描述它們，並展望有希望的發展。
在尋求更好地理解量子多體系統時，特別重要的是當系統在外部受到擾動後恢復平衡時發生的過程。這裡的挑戰是在統計集合方面彌合局部動力學的微觀描述與眾所周知的宏觀描述之間的差距。適用的圖片主要取決於系統的大小和粒子之間的相互作用。
在許多實驗中，實現了具有短程相互作用的系統。特別富有成效的是基於所謂的光學晶格中的超冷原子氣體的技術 - 基本上是由反向傳播激光束產生的駐波網格。這種系統可以例如用作鐵磁材料的模型。
凝聚態物理學的一個非常有趣的方面，也可以用這樣的系統進行研究是運輸 - 例如電子的運輸，從而晶體中的電荷。通過密切合作，實驗者和理論家從而找出哪些參數決定了諸如電導率之類的特性，以及缺陷和無序如何影響粒子的移動性。
大量子多體系統通常採用熱力學的統計方法來處理。特別感興趣的是當全局參數（例如溫度或外部場）改變時的時間演變。這種變化可能是突然的，或者可能在延長的時間內更緩慢地發生，或甚至週期性地發生。因此，科學家們研究了系統是否，如何以及在什麼時間尺度上達到新的平衡狀態。在許多系統中，存在參數的“臨界”值，在該值處可以觀察到突然轉變到具有截然不同的性質的新“相”類似於零攝氏度以上的冰的融化。瞭解這種相變的動態是理論家們面臨的持續挑戰。
這種量子多體系統也被證明可用作大型和可能多維晶格系統的模擬器，其非平衡動力學無法通過分析或數值工具獲得。因此，可以將這種系統的實驗實現視為模擬模擬器，利用這些模擬器可以克服這些限制。
儘管取得了巨大進展，但許多問題仍未解決。現在已經瞭解了一些演變回平衡趨勢的謎團，但是這些放鬆過程發生的時間尺度定義的問題仍然是非常開放的。此外，未來科學家們不僅要研究封閉系統，還要研究與環境相互作用導致退相干和消散的系統。這種通常有害且不需要的過程 - 如果經過精心設計 - 可用於準備有趣的物質階段。
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