Berlin 2014 – wissenschaftliches Programm

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 16: Poster: Quantum information, micromechanical oscillators, matter wave optics, precision measurements and metrology

Q 16.35: Poster

Montag, 17. März 2014, 16:30–18:30, Spree-Palais

Auf dem Weg zu einer Einzel-Ionen-Wärmekraftmaschine — •Karl Nicolas Tolazzi¹, Johannes Rossnagel¹, Obinna Abah², Ferdinand Schmidt-Kaler¹, Eric Lutz² und Kilian Singer¹ — ¹QUANTUM, Institut für Physik, Universtität Mainz, Staudingerweg 7, 55128 Mainz — ²Department für Physik, Universität Erlangen-Nürnberg, 91058 Erlangen

Während thermodynamische Gesetze auf den kollektiven Eigenschaften von Systemen mit großen Teilchenzahlen beruhen, untersuchen wir das thermodynamische Verhalten einzelner Teilchen und deren Wechselwirkungen. Wir präsentieren die ersten Schritte zur experimentellen Realisierung einer Nano-Wärmekraftmaschine mit einem einzelnen Ion als Arbeitsmedium. Ein neuartiges Ionenfallen-Design ermöglicht die direkte Umsetzung von ungerichteter, thermischer Bewegung in eine gerichtete kohärente Bewegung, deren Energie mechanisch nutzbar gemacht werden kann. Wir zeigen verschiedene Möglichkeiten zur experimentellen Realisierung thermischer, sowie nicht-thermischer Bäder, mit denen eine solche Maschine angetrieben werden kann. Durch gezielte Modellierung nicht-klassischer Wärmebäder wird es möglich die Effizienz dieser Einzelionen-Wärmekraftmaschine zu steigern und bei maximaler Leistung operierend das klassische Carnot-Limit zu überschreiten[1]. Weiterhin ist geplant das einzelne Ion durch eine lineare Kette zu ersetzen, die es ermöglicht eine detaillierte Untersuchung des Wärmetransportes entlang dieser Kette unter verschiedenen experimentell kontrollierbaren Rahmenbedingungen vorzunehmen. [1] J.Rossnagel, O.Abah, F.Schmidt-Kaler et al., *arXiv:1308.5935 (2013).