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Laserlicht verändert gezielt Spin-Zustand einzelner Atome

Weltweit ringen Physiker derzeit um den besten Weg für die Realisierung eines Quantencomputers. Einem Team um Professor Stefan Kuhr und Professor Immanuel Bloch vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der LMU ist nun ein entscheidender Schritt in diese Richtung gelungen: Sie konnten erstmals einzelne Atome mit Laserlicht ansprechen und zu beliebigen Strukturen anordnen. So reihten die Forscher die Atome entlang einer Linie auf und konnten deren Tunneldynamik in einem ‚Wettrennen’ direkt beobachten. Ein Register aus mehreren Hundert adressierbaren Quantenteilchen könnte nun in einem Quantencomputer der Speicherung und Verarbeitung von Quanteninformation dienen, so die Hoffnung der Forscher. (Nature online, 17. März 2011)

München, 17.03.2011

Kalte Atome in optischen Gittern haben sich in den letzten Jahren zu einem interdisziplinären Werkzeug der Quanten- und Festkörperphysik entwickelt, da sie sich unter bestimmten Bedingungen in sehr regelmäßigen Strukturen anordnen - eine wesentliche Voraussetzung dafür, gezielt einzelne Atome ansprechen zu können. Auch Kuhr und Bloch arbeiten mit künstlichen Kristallen aus Licht: Die Physiker kühlten zunächst Rubidium-Atome auf eine Temperatur von einigen Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt. Dann fixierten sie die Atome in einem optischen Gitter, das durch die Überlagerung mehrerer Laserstrahlen erzeugt wurde. In diesem sogenannten Mott-Isolator werden die Atome ähnlich wie Murmeln in den Mulden eines Eierkartons festgehalten.

Lesen Sie weiter in der Pressemitteilung der LMU

Publikation:
Christof Weitenberg, Manuel Endres, Jacob F. Sherson, Marc Cheneau, Peter Schauß, Takeshi Fukuhara, Immanuel Bloch, and Stefan Kuhr;
„Single-Spin Addressing in an Atomic Mott Insulator“;
Nature, DOI: 10.1038/nature09827

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Stefan Kuhr
Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Tel.: 089 / 32905 – 738
E-Mail: stefan.kuhr@mpq.mpg.de

Prof. Dr. Immanuel Bloch
Lehrstuhl für Physik an der LMU
Tel.: 089 / 32905 – 138
E-Mail: immanuel.bloch@mpq.mpg.de
Web: www.quantum-munich.de