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Quantentechnologie

Dieter Meschedes Forschungsgruppe

Quantentechnologie mit einzelnen neutralen Atomen

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Quantum System Pushed to its Speed Limit

Knowing how fast a quantum process can be reveals the ultimate limits to information processing. The brachistochrone problem for two-level quantum systems—the fastest path connecting two quantum states—has been long known. These solutions, however, are generally not applicable to larger quantum systems. In Phys. Rev. X 11, 011035 (2021), we experimentally demonstrate a shortest-duration quantum process that fundamentally cannot be reduced to two-level dynamics.

We carry out fast coherent transport of an atomic wave packet over a distance 15 times its size using an optical conveyor belt. Our measurements of the transport fidelity sharply resolve the transition from a quantum-controllable to a quantum-noncontrollable process as the time is shortened, thus revealing the existence of a minimum duration—a quantum speed limit. Based on a geometric approach to quantum state dynamics, we provide a close lower bound on the minimum process duration beyond the two-level-system paradigm.

These results shed light upon a fundamental speed limit of quantum state dynamics. Identifying quantum processes of the shortest duration is important in quantum sensing and quantum computing.

 
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Gast-Aufenthalt von Humboldt-Stipendiat Nir Davidson

Wir freuen uns, dass Professor Nir Davidson vom Weizmann Institut of Science unsere Gruppe für sechs Wochen besucht. Wir danken der Alexander von Humboldt-Stiftung für die großzügige Unterstützung.

 
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Rudolf-Kaiser-Preis 2017 für Dr. Andrea Alberti

Die Forschungsarbeit von Dr. Andrea Alberti wurde mit dem Rudolf-Kaiser-Preis 2017 ausgezeichnet. Seit 1989 wird der Preis von der Rudolf-Kaiser-Stiftung jährlich einem Nachwuchswissenschaftler für herausragende Leistungen im Bereich der Experimentalphysik vergeben. Der 1923 in Nürnberg geborene Stifter war mehrere Jahre Vorsitzender Richter am Bundespatentgericht, bevor er sich 1979 im Bereich der Experimentalphysik an der TU München habilitierte und sich der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses widmete.

Dieses Jahr wird die Verleihung am 20. April 2018 im Rahmen des Physikalischen Kolloquiums der Universität Bonn gefeiert. Alle Kollegen und Freunden der Universität Bonn sind herzlich zu dieser Veranstaltung eingeladen (siehe das Programm).

 
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Quantum Futur-Award für Dr. Carsten Robens

Die Promotionsarbeit von Dr. Carsten Robens wurde von dem BMBF den Preis Quantum Futur-Award für die beste Dissertation im Bereich von Quantentechnologien ausgezeichnet. Mit seiner Promotionsarbeit, die im February 2017 verteidigt wurde, ist es Carsten Robens gelungen, den Stand der Forschung auf dem Weg zum Quantencomputer mit neutralen Atomen ein Stück weit voranzubringen. Das Kernstück seiner Arbeit ist eine neue Methode, die einzelne Atome abhängig von ihrem internen Zustand transportiert und dadurch eine bisher beispiellose Kontrolle über die Position von Atomen in sogenannten polarisationssynthetisierten optischen Gittern ermöglicht. Die Preis wurde am 22. März in einer öffentlichen Festveranstaltung an der Universität Stuttgart im Rahmen der Quantum Futur-Akademie überreicht (für mehr Details siehe den Link).

 
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Interview mit Dieter Meschede über Quanteninformationstechnologien

Quanteninformationstechnologien gehören zu den boomenden Forschungsgebieten. Längst geht es nicht mehr allein um Grundlagenforschung, sondern um handfeste technische Anwendungen. Um mehr zu wissen, können Sie das Interview mit Dieter Meschede lesen, in dem er über die Zukunft Quanteninformationstechnologien spricht, insbesondere mit einem Fokus auf abhörsicherer Kommunikation.
 
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