Untersuchung von Effekten zur Dekohärenz linearer Ionenkristalle in einer Paulfalle

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Die Verwendung von Überlagerungszuständen zwischen atomaren Eigenzuständen gespeicherter Ionen und den Quantenzutänden der Schwingung einer linearen Ionenkette in einem harmonischen Potential stellen eine Möglichkeit zum Aufbau von Quantengattern als Grundelemente für ein Quanteninformationssystem dar. Größtes Hindernis für die praktische Realisierung sind Aufheizeffekte der quantisierten Ionenschwingung, die zu Dekohärenz der Überlagerungszustände führen. Im beantragten Vorhaben sollen in einer linearen Paul-Falle Ionenkristalle mit einer geringen Anzahl (2-10) von Ionen erzeugt werden. Der Grundzustand der Ionenschwingung soll zunächst für ein einzelnes, danach für mehrere Ionen durch Seitenbandkühlen präpariert werden. Es soll dann untersucht werden, welche Gründe für Aufheizung wesentlich verantwortlich sind, ob verschiedene Schwingungsformen der Ionenkette sich unterschiedlich stark aufheizen, und durch welche Maßnahmen die Kohärenzzeit möglichst lang gemacht werden kann. Als Test-Ion soll Ca+ verwendet werden, da sich die erforderlichen Wellenlängen zur Laserkühlung und zur Präparation von Zuständen durch Diodenlaser erzeugen lassen.