Wir freuen uns sehr, Jean-Michel Raimond als Gast für 10 Wochen in unserer Gruppe willkommen zu heißen. Jean-Michel Raimond ist Professor an der Université Pierre et Marie Curie und der Ecole Normale Supérieure. Er hat seine Karriere am Laboratoire Kastler-Brossel der Erforschung der Licht-Materie-Wechselwirkungen auf dem Niveau einzelner Quanten gewidmet, und er ist ein direkter Mitarbeiter von Serge Haroche, der vor kurzem mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Sein Aufenthalt in Bonn wird durch den Humboldt-Preis der Alexander von Humboldt-Stiftung ermöglicht. Wir profitieren von einer spannenden wissenschaftlichen Kollaboration mit Prof. Raimond!

Das Ziel der Resonator-Quantenelektrodynamik (Resonator-QED) ist es, die komplexe Licht-Materie-Wechselwirkung auf der grundlegensten Ebene zu verstehen, indem ein möglichst einfaches Modellsystem präpariert wird: ein einzelnes Atom gekoppelt an ein einzelnes Photon in einer kontrollterten Umgebung. Während sich einzelne Atome gut mittels Laserkühlung und optischen Dipolfallen kontrollieren lassen, müssen Photonen eingesperrt werden indem man sie zwischen zwei Spiegeln fortdauernd hin- und herreflektiert. Diese optischen Resonatoren bilden somit eine "Falle" für Licht.

In einem solchen System lässt sich die Physik hinter der spontanen und stimulierten Emission und Absorption von Photonen und den dazugehörigen Übergängen des Atoms zwischen verschiedenen Quantenzuständen in einzigartiger Klarheit untersuchen. Dies wird durch die starke Kopplung des Atoms mit dem Resonatorfeld ermöglicht, die es beispielsweise einem einzelnen Atom erlaubt, die optische Transmission durch die Cavity zu blockieren. Genauso kann ein einzelnes Photon den Zustand eines Atoms deterministisch ändern. In der Zukunft könnten solche stark gekoppelten Systeme aus Atom und Photon Anwendungen in der Quantenkommunikation besitzen.