Das Institut widmet sich schwerpunktmäßig der Erforschung der Physik komplexer dynamischer Systeme mit Hilfe modernster Methoden der nichtlinearen Dynamik, der Semiklassik und der Quantentheorie. Hauptsächliche Arbeitsgebiete sind die Chaosforschung einschließlich des "Quantenchaos", die semiklassische Quantisierung chaotischer Systeme, die Physik technologisch relevanter Niedertemperaturplasmen (Glimmentladungen, staubige Plasmen), R-Matrix-Rechnungen dynamischer atomarer Prozesse und Particle-in-Cell-Teilchensimulationsrechnungen als Instrumente der Computational Physics, die Quantenfeldtheorie in superstarken Magnetfeldern mit Anwendungen in Astrophysik und Kosmologie, sowie die Quanteninformationsverarbeitung (Quantencomputing, Theorie von Quanten-Netzwerken, Quantenmeßprozeß).

In den Arbeitsrichtungen Synergetik und Neuroinformatik wird das generische Verhalten biologischer und anderer komplexer Systeme aus theoretisch-physikalischer, informationstheoretischer und biophysikalischer Sicht fächerübergreifend beleuchtet (u.a. Strukturbildung in komplexen Systemen, zeitverzögerte Rückkopplungssysteme und Modelle zur robusten Bilderkennung).

Die synergetischen Untersuchungen werden in dem am Institut angesiedelten Zentrum für Synergetik (Leiter Prof. em. Dr. Hermann Haken) schwerpunktmäßig behandelt.

Forschung geordnet nach Arbeitsgruppen:

• Nichtlineare Dynamik und Quantenphysik, Selbstorganisation, Atom- und Astrophysik
  Leiter: Prof. Dr. Günter Wunner

• Quantensystemtheorie
  Leiter: Prof. Dr. Günter Mahler

• Nichtlineare Dynamik und Quantenchaos
  Leiter: Apl. Prof. Dr. Jörg Main