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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 40: Quanteneffekte: Interferenz und Korrelationen II

Q 40.1: Vortrag

Mittwoch, 4. März 2009, 16:30–16:45, VMP 6 HS-E

Eine Quanten-Irrfahrt in der Paulfalle — •Hector Schmitz^1,2, Robert Matjeschk¹, Christian Schneider¹, Jan Glückert¹, Axel Friedenauer¹ und Tobias Schaetz¹ — ¹MPI für Quantenoptik, Garching — ²LMU München, Garching

Die Quantenmechanik ist reich an Phänomenen, die der Alltagserfahrung widersprechen. Dazu gehört die so genannte Quanten-Irrfahrt, (engl.: quantum random walk), die Abweichungen von den Vorhersagen klassischer Modelle zeigt und Potential für effiziente Quantenalgorithmen bereit hält.

Im Experiment stellen wir mit Hilfe eines einzelnen gefangenen ²⁵Mg⁺-Ions die asymmetrische Irrfahrt entlang einer eindimensionalen Linie vor. Zwei elektronische Hyperfein-Zustände des Ions kodieren die zwei Seiten einer Quanten-Münze (Qubit); ihr „Wurf“ wird durch einen RF-Puls realisiert, der eine Superposition der Zustände |Kopf> und |Zahl> erzeugt. Eine zustandsabhängige Dipolkraft verschiebt das Ion, dessen Bewegung im harmonischen Potential der Paulfalle als kohärentes Wellenpaket beschrieben werden kann, im Phasenraum gleichzeitig nach links und rechts. Wir beobachten im dritten Schritt in Übereinstimmung mit dem theoretischen Modell die Signatur, die nur durch Interferenzeffekte erklärbar ist, da das Ion alle möglichen Pfade gleichzeitig beschreitet.

Weiterhin untersuchen wir die Umstände, die sich durch das Lamb-Dicke-Regime ergeben und zeigen einen Weg auf, die Methode auf eine größere Zahl von Schritten zu erweitern.