Quantenratschen für neutrale Atome

中性原子的量子棘轮

• 批准号: 5451982
• 负责人: Professor Dr. Martin Weitz
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Angewandte Physik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2009-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5451982?language=en
• 关键词: Quantenratschen; neutrale; Atome

Das Studium ultrakalter atomarer Gase in periodischen Lichtpotentialen gehört zu den aktuellsten Themen der modernen Quantenoptik. Forscher untersuchen heute die Speicherung von atomaren Bose-Einstein Kondensaten in periodischen Gittern, deren Fallenpotential durch die dynamische Polarisierbarkeit in optischen Stehwellen gegeben ist. Mit dissipativen, grauen optischen Gittern gelang bereits die Realisierung asymmetrischer, ratschenförmiger Lichtpotentiale, welches die Umwandlung von thermischer Energie in gerichteten Transport bei externem Antrieb erlaubte. Aufbauend auf erfolgreichen Experimenten zur Bose-Einstein-Kondensation in optischen Fallen, zur Demonstration mesoskopischer optischer Gitter sowie zur Vielphotonen-Raman-Absorption an kalten Atomen soll im Rahmen der geplanten Arbeiten das Potential ultrakalter Atome und atomarer Bose-Einstein-Kondensate zur Realisierung atomarer Quantenratschen untersucht werden. Während bisherige Experimente zu asymmetrischen Potentialen im stark gedämpften Bereich arbeiteten, wollen wir neuartige Methoden der Speicherung von Atomen in nichtdissipativen, variablen Lichtpotentialen erarbeiten. Ein besonders vielversprechender Ansatz zur Realisierung der erforderlichen nichtdissipativen, sägezahnförmigen Potentiale ist ein neuartiges Verfahren, das auf dem durch weitverstimmte Mehrphotonen-Raman-Übergänge induzierten Lichtpotential beruht. Vorarbeiten zeigen, dass solche Übergänge in sehr hoher Ordnung an kalten Atomen angeregt werden können, was bereits eine Steigerung der Frequenzauflösung unter die Fourier-Breite der treibenden Lichtfelder bei gepulster Anregung erlaubte. Diese Erfahrungen wollen wir auf den Ortsraum übertragen und in einer Doppler-sensitiven Geometrie Potentiale hoher, variabler Periodizität realisieren. Durch simultane Anregung von Übergängen unterschiedlicher Ordnung können beliebige periodische Potentialformen mit dem Verfahren der Fourier-Synthese erzeugt werden, was insbesondere die Erzeugung dreiecksförmiger Potentiale erlaubt. Wir erwarten, dass sich so extrem dissipationsarme Ratschenpotentiale realisieren lassen, in denen Quanteneffekte eine große Rolle spielen. Mit einem gut kontrollierbaren, atomphysikalischen System wollen wir so Quantenratschen realisieren und bei sehr kleinen atomaren Temperaturen eine Umkehr der Transportrichtung beobachten, welche durch den Tunneleffekt bedingt ist und eine Signatur für den quantenmechanischen Bereich darstellt. Es sollen konservative Ratschenpotentiale realisiert werden, bei denen der Trägheitsterm eine entscheidende Rolle spielt. Unser System erlaubt einen sehr genauen Vergleich von Theorie und Experiment. Aufgrund der schwachen Dämpfung erscheint es hier längerfristig möglich, erstmals eine Wärmepumpe für Quantenteilchen zu realisieren. Wir erwarten, dass die Anwendung asymmetrischer Mehrphotonengitter für Atome vielversprechende Perspektiven bietet, die von der Demonstration von Quanteneffekten der Nichtgleichgewichts-Thermodynamik bis zu neuartigen Quantencomputern reichen können.

超钾原子气体的研究在现代量子光学领域具有潜在的应用前景。研究人员现在发现原子玻色-爱因斯坦凝聚在周期内的特殊性，在光学中通过动力学偏振器产生的势是下降的。随着耗散，grauen optischen Gittern gelang bereits die Realisierung asymetrischer，ratschenförmiger Lichtpotentiale，welches die Umwandlung von thermischer Energie in gerichteten Transport bei externem Antrieb erlaubte。本文介绍了在光学系统中进行玻色-爱因斯坦凝聚的实验，并利用介观光学器件的光学特性，在实验室中研究了原子和原子的超极化势和玻色-爱因斯坦凝聚对实现原子量子韦尔登的可见光-拉曼吸收的影响。我们将对不对称电位进行严格的实验，我们将采用新的方法对原子进行非耗散、可变的电位测量。Ein besonders vielversprechender Analisierung zur Realisierung der erforderlichen nichtdissipativen，sägezahnförmigen Potentiale ist ein neuartiges Verfahren，das auf dem durch weitverstimmte Mehrphotonen-Raman-Übergänge induzierten Lichtpotential beruht.在最后一个阶段中，如果一个原子被韦尔登激活，那么它就需要一个频率控制器来控制被激活的三个发光体的傅立叶-布莱特。这种方法将在一个多普勒敏感的几何势场中进行，周期可变。通过傅立叶-合成韦尔登的变换，可以同时获得非线性有序的周期势能，这是三个势能的变换。我们知道，这种极端的耗散是有潜力的，在量子力学中有一个巨大的作用。尽管如此，原子物理系统将被我们如此量子力学地实现，并在很小的原子温度下观察到运输的温度，通过隧道效应和量子力学的签名。只有在Trägheitterm中才能实现韦尔登。我们的系统在理论和实验上有着广泛的应用. Aufgrund der schwachen Dämpfung erscheint es längerfristig möglich，estmals eine Wärmepumpe für Quantenteilchen zu realisieren.我们首先要指出的是，对于原子的非对称Mehrphotonengitter，我们可以从非线性热力学的量子效应的演示中获得更好的结果。