Bonn 2000 – wissenschaftliches Programm

Bereiche | Tage | Auswahl | Suche | Downloads | Hilfe

Q: Quantenoptik

Q III: HV III

Q III.1: Hauptvortrag

Montag, 3. April 2000, 15:20–16:00, HS X

Resonator-QED mit individuellen Atomen — •G. Rempe — Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching

In der Quantenphysik werden Experimente üblicherweise mit einem Ensemble identisch präparierter Objekte durchgeführt. Erst seit kurzem ist es möglich, gekoppelte Mehrteilchensysteme einzeln zu präparieren und die zeitliche Entwicklung in Echtzeit zu erforschen. Ein in diesem Zusammenhang fundamentales Quantensystem besteht aus einem beweglichen Atom und einem Photon.
Es werden Experimente vorgestellt, bei denen sich ein ultrakaltes Atom durch das Lichtfeld eines optischen Stehwellenresonators bewegt, der im Mittel weniger als ein Photon enthält [1]. Die Bewegung des Atoms lässt sich anhand des emittierten Lichtes mit hoher Zeit- und Ortsauflösung verfolgen. Daraus können alle auf das Atom wirkenden Lichtkräfte im Detail abgeleitet werden. Dabei zeigt sich zum Beispiel, dass zum quantitativen Verständnis der Experimente die Quantenfluktuationen des Lichtes berücksichtigt werden müssen. Diese bewirken auch plötzliche Sprünge des Atoms von einem Bauch zum anderen. Mit Hilfe einer einfachen Rückkopplungsschleife lässt sich die Anregung des Systems gezielt beeinflussen. Damit ist es gelungen, das beim Anflug in den Resonator detektierte Atom einzufangen und mit einzelnen Photonen zu speichern [2].
Die Ergebnisse sind nicht nur von grundlegendem Interesse, sondern auch wichtig im Hinblick auf Anwendungen zum Beispiel als Quantenschalter für Licht oder quantenlogisches Gatter für Atome.

[1] P. Münstermann et al., Phys. Rev. Lett. 82, 3791 (1999)

[2] P.W.H. Pinkse et al., zur Veröffentlichung eingereicht