Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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SYQI: Symposium Quanteninformationsverarbeitung

SYQI 5: Quanteninformationsverarbeitung V

SYQI 5.2: Fachvortrag

Donnerstag, 18. März 1999, 14:30–15:00, PH1

Einzelne Atome in einem optischen Resonator höchster Finesse — •P. Münstermann, T. Fischer, P. Maunz, P.W.H. Pinkse und G. Rempe — Physik, Universität Konstanz, 78457 Konstanz

Die Kopplung eines einzelnen Atoms mit einem Photon im Inneren eines Hoch-Finesse-Resonators ist Modellsystem in der Quanteninformationsverarbeitung. Die Nutzung moderner Techniken ermöglicht es heute, mit Lichtkräften kalte Atome zu erzeugen, diese gezielt in einen optischen Resonator zu befördern, und mit einzelnen Photonen die Bewegung der Atome durch den Resonator in Echtzeit zu beobachten [1].

Wir berichten über Experimente mit einzelnen Atomen in einem mikroskopisch kleinen Resonator der Finesse 430 000. Der Resonator wird von außen so schwach angeregt, daß er höchstens ein Photon enthält. Aufgrund der starken Kopplung des Atoms an das Resonatorfeld erzeugt ein einzelnes Photon ein optisches Potential, welches die atomare Bewegung drastisch beeinflußt. Die Anwesenheit des Atoms modifiziert im Gegenzug das Lichtfeld im Resonator. Die Rückkopplung zwischen der Bewegung des Atoms und der Stärke des Lichtfeldes ermöglicht es, ein einzelnes Atom abzubremsen oder zu beschleunigen[2].

In unserem Experiment werden diese Effekte anhand der Resonatortransmission nachgewiesen. Die Messungen werden ergänzt durch Monte-Carlo-Simulationen, welche ein tieferes Verständnis des komplexen Systems ermöglichen. Wir geben einen Ausblick auf die Verwendung des Systems in der Quantenkommunikation.

[1] Mabuchi et al., Opt. Lett. 21, 1393 (1996); P. Münstermann et al., Opt. Comm., im Druck

[2] P. Horak et al., Phys. Rev. Lett. 79, 4974 (1997)