Erzeugung und vollständige Vermessung von mehrkomponentigen Überlagerungszuständen

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Mit diesem Projekt sollen die experimentellen Arbeiten zur Entwicklung und Anwendung STIRAP-ähnlicher Verfahren in der Gruppe des Antragstellers abgeschlossen werden. Überlagerungszustände mit drei bis fünf energetisch entarteten Komponenten sollen am Beispiel des metastabilen Zustandes des Ne-Atoms mit Drehimpuls J=2 in einem Atomstrahl erzeugt und vollständig vermessen werden. Vollständig bedeutet, dass alle Besetzungsamplituden und relativen Phasen (das sind bei fünf Komponenten 23 reelle Elemente der Dichtematrix) ermittelt werden. Die zu erarbeitenden Verfahren können sich als wichtige Werkzeuge für die Quanteninformations-Verarbeitung erweisen. Optimierte Messstrategien sollen durch theoretisch-numerische Arbeit ermittelt und experimentell implementiert werden. Der Aufbau einer neuartigen Anordnung zur vollständigen on-line Charakterisierung des Polarisationszustandes der Laserstrahlen nach einem Verfahren der Phasenverschiebungs-Interferometrie sind ebenso Teil des Projektes wie der Einsatz adaptiver Spiegel, mit denen die Breite der Laserstrahlen und die relative Position der Achsen diese Strahlen elektronisch kontrolliert werden sollen. Weitere Vorhaben befassen sich mit (i) vergleichenden Studien zur Erzeugung von Überlagerungszuständen durch resonante Wechselwirkung und nicht-resonante Kopplung, unter Beteiligung spontaner Emissionsprozesse; (ii) Untersuchungen zur Zerfallsdynamik metastabiler Dunkelzustände im Zusammenhang mit VSCPT (velocity-selectiv coherent population trapping); (iii) der gezielten und elektronisch kontrollierten Transformation zwischen Überlagerungszuständen sowie (iv) einem Versuch, die Konsequenzen der Kontrolle relativer Phasen zwischen den Komponenten eines Überlagerungszustandes auf den Ablauf eines Stoßprozesses zu bestimmen.