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Der IQOQI Dissertationpreis 2014 geht an den Theoretiker Alexander Glätzle. Die mit 1.000 Euro dotierte Auszeichnung wird zum zweiten Mal vergeben und honoriert wissenschaftlich hervorragende Leistungen auf dem Gebiet der Quantenphysik. Die Preisverleihung findet im kommenden Jahr statt.

Vielversprechende Nachwuchsphysikerinnen und -physiker werden am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation für ihre besonderen Leistungen ausgezeichnet. Zu diesem Zweck wurde im Vorjahr der IQOQI Dissertationspreis geschaffen. Die Auszeichnung ist mit einem Preisgeld von 1.000 Euro verbunden und wird an Absolventinnen und Absolventen des PhD- oder Doktoratsstudiums der Universität Innsbruck verliehen, die wissenschaftlich hervorragende Leistungen auf dem Gebiet der Quantenphysik erbracht haben. Nach den Experimentalphysikern Philipp Schindler und Simon Stellmer im Vorjahr, erhält in diesem Jahr der Theoretiker Alexander Glätzle aus der Forschungsgruppe um Peter Zoller diese Auszeichnung. Er wird für seine Vorschläge zur Quantensimulation mit Rydberg-Atomen geehrt. „Die Doktorandinnen und Doktoranden in den Forschungsgruppen leisten hervorragende Arbeit und sind wesentliche Stützen für unsere Forschungen“, sagt Rainer Blatt, geschäftsführender Direktor des IQOQI. „Mit diesem Preis wollen wir besonders gute Leistungen honorieren und gleichzeitig die Studierenden zusätzlich motivieren.“

Sisyphus am Werk

Der Preisträger arbeitet mit Rydberg-Atomen, die als vielversprechende Plattform für die Quanteninformationsverarbeitung gelten. Deren äußerstes Elektron befindet sich in einem hoch angeregten Zustand. Sie eignen sich in idealer Weise, um stark korrelierte Quantensysteme zu untersuchen. Im ersten Teil seiner Dissertation präsentiert Alexander Glätzle ein theoretisches Schema, mit dem man "Sisyphus-Potentiale" zwischen Rydberg-Atomen und polaren Molekülen generieren kann, um polare Moleküle direkt zu kühlen. Die daraus resultierenden kalten Moleküle stellen eine sehr gute Möglichkeit dar, um chemische Reaktionen zu studieren, Präzisionsmessungen durchzuführen oder neue Vielteilchen-Quantentzustände zu untersuchen. „Jedes Mal, wenn in unserem Kühlschema ein Molekül mit einem Rydberg-Atom kollidiert, läuft es – in Analogie zur griechischen Mythologie – einen (Potential-)Berg hinauf. Nahe am Maximum verliert es durch ein kontrolliert emittiertes Photon einen Großteil seiner Bewegungsenergie und stürzt durch ein Loch im Potentialberg senkrecht nach unten – ganz ähnlich wie Sisyphus in der Sage“, erklärt Glätzle.

Quanten-Spin-Eis realisieren

Der zweite Teil der Dissertation beschäftigt sich der Implementierung von Quanten-Spin-Eis mit Rydberg-Atomen. Spin-Systeme mit konkurrierenden Wechselwirkungen, sogenannte frustrierte Magnete, können in ähnlicher Weise beschrieben werden wie Wassereis. Diese "Spin-Eis"-Systeme zeigen überraschende kollektive Quanteneffekte, die auch in der sub-atomaren Welt eine bedeutende Rolle spielen und uns zum Beispiel helfen, die Quanten-Elektrodynamik besser zu verstehen. Obwohl bereits künstliche, klassische Spin-Eis Systeme existieren, ist die Realisierung von Quanten-Spin-Eis immer noch ein ungelöstes Problem. Glätzle präsentiert nun einen Vorschlag und entwickelte dafür einen Rydberg-Atomphysik-Werkzeugkasten, der auf den neuesten experimentellen Fortschritten aufbaut. „Die Schlüsselidee ist die starke Winkelabhängigkeit der van-der-Waals-Wechselwirkungen zwischen hohen Drehimpuls Rydberg-Zuständen mit der Möglichkeit, stufenartige Potenziale zu konstruieren, zu kombinieren“, erklärt Glätzle. „Dies erlaubt es uns, abelsche Eichtheorien basierend auf verschiedenen Geometrien zu konstruieren, die mit den momentanen Experimenten realisiert werden können.“

Zur Person

Alexander Glätzle wurde 1984 in Ehenbichl, Tirol, geboren. Zweimal qualifizierte er sich während seiner Gymnasialzeit für das Bundesfinale der Physikolympiade, eine Erfahrung, die ihn darin bestärkte, ein Physikstudium zu beginnen. 2009 schloss er dieses in der Forschungsgruppe von Peter Zoller an der Universität Innsbruck mit Auszeichnung ab. In den vergangenen Jahren absolvierte er das Doktoratsstudium und schloss dieses nach Forschungsaufenthalten in Harvard, Stanford und an der University of Maryland im September erfolgreich ab.

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