Mehrteilchen Quantensysteme weisen eine wesentlich reichere Struktur auf als Zweiteilchen-Systeme, doch viele ihrer grundlegenden Eigenschaften sind bislang nur unzureichend verstanden. Welche Mehrteilchenzustände stellen tatsächlich verschiedene Quantenressourcen dar? Wie lassen sie sich klassifizieren und charakterisieren? Wie verändern sich diese Fragen, wenn man über Qubits hinaus zu höherdimensionalen Quantensystemen übergeht?

Unsere Forschung widmet sich diesen Fragen durch die Untersuchung von Graphenzuständen, absolut maximal verschränkten Zuständen, lokaler Clifford-Äquivalenz sowie mathematischen Verbindungen zur Codierungstheorie und Kombinatorik. Besonders interessiert uns, wie die Struktur der Mehrteilchenverschränkung ihre Rolle in der Quantenkommunikation, Quantenkryptographie und Quantenfehlerkorrektur bestimmt.

Forschungsthemen:

• Graphenzustände — Ein vielseitiger Rahmen zur Beschreibung von Mehrteilchenverschränkung und ihrer Anwendungen in Kommunikation, Quantencomputing und Fehlerkorrektur.
• Absolut maximal verschränkte Zustände (AME-Zustände) — Hochverschränkte Quantenzustände mit Verbindungen zu Quantencodes, Secret Sharing und verteilten Quanteninformationsaufgaben.
• Lokale Clifford-Äquivalenz — Klassifikation von Graphen- und Stabilisatorzuständen unter lokalen Transformationen zur Identifikation inäquivalenter Quantenressourcen.
• Höherdimensionale Mehrteilchensysteme — Qudits bieten größere lokale Hilbert-Räume als Qubits und ermöglichen damit reichhaltigere Formen der Mehrteilchenverschränkung sowie neue Möglichkeiten für Quantenkommunikation und Informationsverarbeitung.
• Quantenkombinatorische Designs — Kombinatorische Strukturen liefern leistungsfähige mathematische Werkzeuge zur Konstruktion und Charakterisierung hochverschränkter Quantenzustände und offenbaren tiefe Verbindungen zwischen Quanteninformation und Codierungstheorie.

Ausgewählte Publikationen:

• "Non-symmetric GHZ states: weighted hypergraph and controlled-unitary graph representations", H. Zakaryan, K-R. Revis, Z. Raissi, Phys. Rev. A 112, 032438 (2025).
• "χ-Colorable Graph States: Closed-Form Expressions and Quantum Orthogonal Arrays", K-R. Revis, H. Zakaryan, Z. Raissi, J. Phys. A: Math. Theor. 58, 355301 (2025).
• "General stabilizer approach for constructing highly entangled graph states", Z. Raissi, A. Burchardt, and E. Barnes, Phys. Rev. A 106, 062424 (2022).
• "Constructions of k-uniform and absolutely maximally entangled states beyond maximum distance codes", Z. Raissi, A. Teixidó, C. Gogolin, and A. Acín, Phys. Rev. Research 2, 033411 (2020).
• "Entanglement and quantum combinatorial designs", D. Goyeneche, Z. Raissi, S. Di Martino, and K. Życzkowski, Phys. Rev. A 97, 062326 (2018).