Mathematical Physics and Operator Algebras

These pages provide information on the people, research interests, teaching activities and projects at the chair of mathematical physics, consisting of the quantum field theory / operator algebras group (Gandalf Lechner) and the quantum mechanics / group (Hermann Schulz-Baldes).

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Chair of Mathematics (Operator Algebras) (Heisenberg Professorship)

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JG

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Ian Koot

Chair of Mathematics (Operator Algebras) (Heisenberg Professorship)

Doctoral candidates

DM

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MSc students

  • Moritz Lanz
  • Andreas Rothemund
  • Benedikt Wenzel

Emeritus

AK

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Retired professors

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Publications at the chair of mathematical physics and operator algebras

  • , :
    Anomalous transport in quasicrystals
    5th International Conference on Quasicrystals (Avignon, 22.05.1995 - 26.05.1995)
    In: Proceedings of the 5th International Conference on Quasicrystals, Singapore:
    BibTeX: Download

Projects at the chair of mathematical physics and operator algebras

Term: 16.08.2026 - 15.08.2028
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)

In recent years, the Tomita-Takesaki theory of modular flows of von Neumann algebras has been extensively used both in high energy and condensed matter physics, as a tool for studying energy, entropy and entanglement in quantum field theory (QFT) and semiclassical gravity. The central object in modular theory, the modular or entanglement Hamiltonian associated to a given quantum state and spacetime region, is however only known in a handful of examples. These mainly include theories and regions…

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Term: 01.10.2025 - 30.09.2026
Acronym: RE:Math
Project leader: ,

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Term: 01.04.2023 - 31.03.2026
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader:

Topological invariants and their index theory, the bulk-boundary correspondence and the more recently introduced spectral localizer are well-established mathematical concepts for disordered topological insulators and are also influential for numerical studies of such materials. This proposal is about extending prior results and techniques to systems with crystalline defects, disordered semimetals and topological metals, as well as non-hermitian topological systems stemming from (leaky and driven…

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Term: 01.09.2021 - 31.08.2026
Funding source: DFG-Einzelförderung / Heisenberg-Programm (EIN-HEI)
Project leader:

Das Ziel des Heisenberg-Programms ist es, herausragenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die alle Voraussetzungen für die Berufung auf eine Langzeit-Professur erfüllen, zu ermöglichen, sich auf eine wissenschaftliche Leitungsfunktion vorzubereiten und in dieser Zeit weiterführende Forschungsthemen zu bearbeiten. In der Verfolgung dieses Ziels müssen nicht immer projektförmige Vorgehensweisen gewählt und realisiert werden. Aus diesem Grunde wird bei der Antragstellung und auch später b…

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Term: 01.04.2020 - 31.03.2023
Funding source: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Project leader:

The first goal of index theory is to relate topological invariants to indices of Fredholm operators. The most famous result in this direction is the Atiyah-Singer index theorem, but there exist far reaching non-commutative generalizations. While there is a general theory, such index theorems have to be established case by case in applications. The second goal of index theory is to connect invariants and indices of problems related via exact sequences. For example, this allows to read off the top…

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Term: 01.07.2018 - 31.12.2021
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader: ,

The theoretical limits of distributed compressive sensing are studied bytools from both information theory and statistical physics. The investigationscover both noise-free and noisy distributed compressive sensing. The theoretical insightsare utilized to design approximate message passing algorithms for joint recovery of large distributed compressive sensing networks with feasible computational complexity. These algo-rithms enable us to verify the non-rigorous results obtained by the replica met…

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Term: 01.03.2016 - 28.02.2019
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader: ,

The project will investigate the performance limits of compressive sensing and propose practical algorithms that approach these performance limits closely.The project will focus on the regime of high compression ratios where L1-norm regularization is suboptimal.Compressive sensing will be investigated from the viewpoint of statistical physics and considered as a particular instance of a spin glass system.Both average distortion and minimax distortion will be addressed as objective functions (Ham…

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Term: 01.01.2016 - 01.10.2019
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader:

The first goal of index theory is to relate topological invariants to indices of Fredholm operators. The most famous result in this direction is the Atiyah-Singer index theorem, but there exist far reaching non-commutative generalizations. While there is a general theory, such index theorems have to be established case by case in applications. The second goal of index theory is to connect invariants and indices of problems related via exact sequences. For example, this allows to read off the top…

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Term: 01.06.2010 - 31.03.2016
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader:

Das Forschungsvorhaben kann in zwei Problembereiche unterteilt werden:I Untersuchung der Topologie, der Dynamik und der Spektren von ungeordneten zeitumkehrinvarianten Systemen mit ungeradem Spin II Topologische und spektrale Aspekte der Streutheorie in Medien mit einem periodischen Hintergrundpotential oder an HyperflächenDas Hauptziel im Problembereich I ist eine detaillierte mathematische Analysis von Spin- Randströmen, die zum Beispiel in Graphenschichten auftreten und in Zukunft so genannte…

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Term: 01.02.2006 - 30.09.2009
Funding source: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Project leader:

Im Rahmen diese Projektes wurden verschiedene Fragestellungen aus dem Bereich der Fest-körperphysik ungeordneter Systeme rigoros analysiert. Die meisten Fortschritte wurden beider kontrollierten Störungstheorie für quasi-eindimensionale zufällige Medien gemacht, die esnun erlauben, auch so genannte Anomalien zu untersuchen. Dies erlaubt insbesondere auchVerbindungen zur Theorie der vollen Zufallsmatrizen herzustellen. Es wurde Delokalisierungfür bestimmte quasi-eindimensionale ungeordnete System…

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Publications of the group of Prof. Andreas Knauf (since 1987)

Planung der Lehre in Funktionalanalysis, mathematischer Physik, Operatoralgebren in den nächsten Semestern

Zur Information von allen Studierenden, die sich näher mit Funktionalanalysis, Operatoralgebren und/oder mathematischer Quantenphysik (QM/QFT) befassen möchten, gibt es hier eine Übersicht über geplante Lehrveranstaltungen in diese Richtung. Der typische Einstieg in diese Forschungsrichtung verläuft über die aufeinander aufbauenden Vorlesungen

  • Funktionalanalysis 1 (Sommersemester)
    Basis für alle weiterführenden Vorlesungen an diesem und anderen Lehrstühlen. Kann direkt nach den Grundvorlesungen in Analysis/Lineare Algebra belegt werden. Themen: Normierte und andere topologische Vektorräume (Banachräume, Hilberträume), Operatoren auf diesen Räumen, Grundprinzipien der Funktionalanalysis.
  • Funktionalanalysis 2 (Wintersemester)
    Baut auf Funktionalanalysis 1 auf und führt sie fort. Themen: Spektraltheorie, ggf. Einführung in Operatoralgebren.
  • Mathematische Quantentheorie (Wintersemester)
    Baut auf den Funktionalanalysis-Kursen auf und präsentiert die mathematische Struktur der nichtrelativistischen Quantenphysik. Keine Vorkenntnisse in Physik erforderlich.

Weitere sehr empfehlenswerte Vorlesungen sind Topologie, Funktionentheorie, und (unitäre) Darstellungstheorie. Anschließend können spezialisiertere Vorlesungen und Seminare besucht werden, zB zu Vielteilchenquantensystemen, Quantenfeldtheorie, von Neumann Algebren, etc.Anschließend können spezialisiertere Vorlesungen und Seminar besucht werden, zB zu Vielteilchenquantensystemen, Quantenfeldtheorie, von Neumann Algebren, etc.

Die folgende Liste enthält die grobe Lehrplanung für die nächsten Semester. Einerseits enthält sie nicht alle Vorlesungen, die vom Lehrstuhl Mathematische Physik angeboten werden, und andererseits enthält sie auch thematisch passende Veranstaltungen von anderen Lehrstühlen.

Informationen zu weiteren nicht-spezialisierten Veranstaltungen am Lehrstuhl, Vorlesungsskripten, und vergangenen Veranstaltungen finden sich auf den Seiten der einzelnen Dozenten.

Winter 26/27

Sommer 27 (noch unvollständig)

Winter 27/28 (noch unvollständig)

Sommer 28 (noch unvollständig)

Winter 27/28 (noch unvollständig)

Frühere Semester (seit Sommer 2026)

Sommer 26

  • Vorlesung Mathematische Quantentheorie. 4+2. (Lechner)
  • Seminar Entropie. 2+0. (Lechner)
  • Vorlesung Fourieranalysis. 4+2. (Fröb)

Research seminar Mathematical Physics

The research seminar on mathematical physics meets on Thursday 4pm ct in Übung 1 during term times, and is jointly run by

If you want to be kept up to date with seminar announcements, you can write to one of us and we will put you on our mailing list.


Winter 2026/27


Sommer 2026


Winter 2025/26


Sommer 2025


Winter 2024/25


Sommer 2024


Winter 2023/24


Sommer 2023


Winter 2022/23


Sommer 2022


Winter 2021/22