Quanten-Vielteilchensysteme

Quanten-Vielteilchensysteme

Direktor: Prof. Dr. Immanuel Bloch

Anschauliche Darstellung der Zylotronbewegungen von Atomen in einem optischen Lichtkristall, die extrem stark wirkenden Magnetfeldern ausgesetzt sind.

Die Wechselwirkungen innerhalb von Quanten-Vielteilchensystemen zu verstehen und diese Systeme im Hinblick auf Quanteninformation gezielt zu gestalten und zu nutzen, zählt zu den größten Herausforderungen der Quantenphysik. Unsere Forschung hat den Schwerpunkt, solche Systeme mit ultrakalten atomaren Quantengasen zu verwirklichen und zu steuern. Wir beginnen hierfür mit entarteten Gasen aus Bosonen oder Fermionen, die in optischen und magnetischen Fallen gespeichert werden.

Um die Atome kontrolliert in periodischen Potentialen festzuhalten, überlagern wir ihnen zum Beispiel ein Kristallgitter aus Licht. So strukturierte Quantengase sind vielseitige Modellsysteme für die Festkörperphysik, sie eignen sich aber auch für die Verarbeitung von Quanteninformation oder für Präzisionsmessungen in der Atom- bzw. Molekülphysik. Darüber hinaus untersucht unsere Abteilung die Möglichkeit, eine Schnittstelle zwischen diesen atomaren Vielteilchensystemen und Licht zu entwickeln, um neuartige Quellen für nichtklassische Strahlung oder auch Quantenspeicher für Licht zu realisieren.

Künstlerische Darstellung eine verschränkten Paars von Quasiteilchen, die sich in dem anfänglichen Zustand des Mott-Isolators herausgebildet haben und nun in dem Vielteilchensystem ausbreiten.

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