Arbeitsgruppe Experimentelle Quantenoptik

Unsere experimentellen und theoretischen Arbeiten konzentrieren sich rund um die Entwicklung und Untersuchung neuer Schemata zur Quanteninformationsverarbeitung mit individuell manipulierbaren Atomen und offenen fundamentalen Fragestellungen der Quantenphysik.

Experimentelle Quantenoptik Arbeitsgruppe

Unser Forschungsprofil

Übersicht

Die Quantenmechanik ist eine äußerst erfolgreiche Theorie, die nicht nur in der Physik, sondern auch in anderen Naturwissenschaften eine zentrale Rolle spielt und in unzähligen Experimenten bestätigt wurde. Trotz ihres großen Erfolgs und ihrer mehr als hundertjährigen Geschichte stellen die Gesetze und die Interpretation der Quantenmechanik auch heute noch unsere Intuition in Frage, die durch eine von klassischen physikalischen Gesetzen bestimmte Umgebung geprägt wurde.

Die Quantenmechanik stellt uns nicht nur vor grundlegende Fragen, sondern bietet auch die Möglichkeit, ihre Gesetze praktisch anzuwenden. In den letzten Jahren haben Forscher begonnen, verschränkte Quantensysteme nach Belieben zu erzeugen und zu manipulieren, wodurch sie eine der am meisten gegen die Intuition sprechenden Vorhersagen der Quantentheorie experimentell bestätigt haben: die nichtlokale Korrelation von Quantensystemen, die A. Einstein als „spukhafte Fernwirkung“ bezeichnete.

Die Erzeugung und Manipulation verschränkter Zustände ist von entscheidender Bedeutung auf dem Gebiet der Quanteninformationsverarbeitung (QIP) und -kommunikation, wo grundlegende Elemente von Computern erforscht werden, die auf quantenmechanischen Gesetzen beruhen. Ein Quantencomputer wäre in der Lage, Probleme zu lösen, die für alle praktischen Zwecke von klassischen Computern und Kommunikationsgeräten nicht bewältigt werden können.

Hier weiterlesen für eine detailreichere Darstellung unserer Forschung.

Forschungsschwerpunkte

Quantencomputing
Quantensimulation
Quantensteuerung
HF-Strahlung zur kohärenten Manipulation von gefangenen Ionen

Quantenmechanik / Experimentalphysik 3 (Wintersemester)

Themen

Wierholung der Wellenoptik
- Interferenz, Polarisation, ...
Grenzen der klassischen Physik
- Welle Teilchen Dualismus, Bohrsches Atommodell, ...
Grundlagen der Quantenmechanik
- Schrödingergleichung, ...
Grundlagen der Atomphysik
- Wasserstoffatom, Feinstruktur, Zeeman Effekt, ...

Masterpraktikum Laserspektroslopie (Wintersemester)

Das Ziel des Versuchs ist, einige grundlegenden Konzepte aus der Quantenoptik und Spektroskopie zu erforschen und einen kleinen Eindruck von modernen Aufbauten mit aufwändigen Lasern und Optiken zu vermittlen. Solche oder ähnliche Aufbauten sind auch in der aktuellen Forschung in der Arbeitsgruppe Quantenoptik zu finden.

LS-Handbuch-Deutsch
LS-Manual-English

Fortgeschrittene Quantenoptik (Sommersemester)

Themen

Quantenoptik des Lichtfeldes (Quantisiertes Licht)
- Quantisierung des elektromagnetischen Feldes, Kohärente Zustände,...
Licht-Materie-Wechselwirkung
- Semiklassische / quantisierte Wechselwirkung, Dressed States, ...
Kontrolle und Kühlung
- Quantengatter, Verschränkung, Gespeicherte Ionen, Laserkühlung, ...
Quantentechnologien
- Quantum Computing, Quantensensorik, ...

Fortgeschrittenenpraktikum: Paul-Falle (Wintersemester)

Auch in diesem Versuch werden aus unseren Laboren relevante Themen behandelt. Ziel ist es die funktionsweise von bei uns verwendeten Ionenfallen anhand einer makroskopischen Paul-Falle für Bärlappsporen zu verstehen.