Einzelne Atome in einem Quantengas
Einzelne neutrale Atome wie auch Quantengase stellen Systeme dar, an denen sich quantenmechanische Effekte in sehr kontrollierter Art und Weise untersuchen lassen. Das kontrollierte Einbetten eines einzelnen Atoms in ein Quantengas einer anderen Sorte ermöglicht es, die Kontrolle über beide Teilsysteme weiter zu erhöhen und damit für Anwendungen in Quantensimulationen oder der Quanteninformationsverarbeitung nutzbar zu machen.
Methoden Ultrakalte Temperaturen sind die Eintrittskarte in die Quantenwelt. Dazu wird in einer Ultrahochvakuumapparatur eine kleine Menge an Rubidium- oder Cäsiumatomen eingeschlossen. Durch Laserkühlung und weitere Kühltechniken werden diese Atome auf fast den absoluten Nullpunkt abgekühlt, und mittels Laserstrahlen an einem Ort gefangen. Je nach Bedarf können einzelne Atome oder große Ensembles aus bis zu 106 Atomen gefangen werden.
Einzelne Atome als Sonden für eine magneto-optische Falle für Rubidium
Fluoreszenzdynamik einzelner Cäsium Atome für verschiedene Atomzahlen in einer magneto-optischen Falle. Die Wechselwirkung von Atomen bei sehr kalten Temperaturen führt zu starken Verlusten von Atomen aus der Falle, wenn das System mit nahresonantem Licht beleuchtet wird. Für die Wechselwirkung zweier verschiedener Spezies sind diese Verluste eine Folge von verschiedensten Mechanismen. Um diese Systeme genau zu untersuchen haben wir eine Methode entwickelt, die einzelne Cäsiumatome als Sonden für einzelne lichtinduzierte Verlustereignisse verwendet. In einer magneto-optischen Falle (MOT) werden einzelne Cäsiumatome gefangen und ihre Fluoreszenz detektiert. Durch Wechselwirkung mit einer großen Rubidium-MOT kommt es zu Verlusten der Cäsiumatome, die zu einem Blinken der Cäsiumfluoreszenz führen. Eine Analyse dieser Fluoreszenzdynamik erlaubt es, Rückschlüsse auf die Wechselwirkung der beiden Spezies zu ziehen, ohne dass das Rb-System beeinflusst wird.
Mehr Details in unserer Veröffentlichung PRA 82, 042722.
