Forschungsgruppe Univ. Prof. Dr. Rainer BLATT

Die Forschungsgruppe um Rainer Blatt untersucht quantenphysikalische Prozesse an Ionen, die in Ionenfallen gespeichert sind. Ziel der Experimente ist es, eine möglichst vollständige Kontrolle über alle Quantenprozesse zu erlangen und diese Systeme zur experimentellen Speicherung und Verarbeitung von Quanteninformation einzusetzen. Dabei liegt der Schwerpunkt auf Experimenten zu Quantensimulation und -information mit Ionenkristallen sowie der Quantenmetrologie mit dem Ziel der Entwicklung einer Quantenlogik-basierten Atomuhr. Wichtige Ergebnisse der letzten Jahre waren die Realisierung verschiedener Quanteninformations-Protokolle wie z.B. Teleportation und Quantenfehlerkorrektur, die Verwirklichung von Quantengattern mit hoher Güte, die Verschränkung von bis zu 14 Ionen und Experimente zur Quantensimulation mit Ionenkristallen.

Zur Forschungsgruppe "Quantenoptik und Spektroskopie"

Forschungsgruppe Univ.-Prof. Dr. Francesca FERLAINO

Die Forschungsgruppe um Francesca Ferlaino beschäftigt sich mit dipolaren Quantenphänomenen, wofür sie stark magnetische Atomspezies verwendet. So konnte die Gruppe im Jahr 2012 das erste Bose-Einstein-Kondensat mit Erbium (Er) und kurz danach das erste entartete Fermigas der selben Spezies erzeugen. Ferlaino und ihre Mitarbeiter haben mit diesem System bereits mehrere dipolare Wenig- und Vielteilcheneffekte nachgewiesen, wie z.B. die Beobachtung der durch die Wechselwirkung verursachten Deformation der Fermioberfläche oder das komplexe Spektrum der Streuresonanzen aufgrund der dominanten anisotropen Wechselwirkung. Sie wollen erstmals eine ultrakalte Mischung zweier stark magnetischer Elemente, Erbium (Er) und Dysprosium (Dy), erzeugen und damit den Grundstein zur Erforschung von komplexen, geometrieabhängigen Quantensysteme legen.

Zur Forschungsgruppe "Dipolare Quantengase"

Forschungsgruppe Univ. Prof. Dr. Rudolf GRIMM

Die Arbeitsgruppe unter der Leitung von Rudolf Grimm untersucht ultrakalte Teilchensysteme, bestehend aus optisch gespeicherten Quantengasen sehr nahe am absoluten Nullpunkt. Solche Systeme repräsentieren aufgrund ihrer hervorragenden experimentellen Zugänglichkeit und Kontrollierbarkeit einzigartige Modellsysteme für die Untersuchung von komplexem Quantenvielteilchenverhalten. In konventionellen Systemen schwer zugängliche Quantenphänomene und ihre Parameterabhängigkeiten lassen sich so präzise untersuchen. So gelang es der Forschungsgruppe, erstmals Efimov-Zustände zu beobachten und das Phänomen des "Zweiten Schalls" nachzuweisen. Die Schwerpunkte der experimentellen Arbeiten liegen auf fermionischen Teilchensystemen, die sich in ultrakalten Systemen mit kontrollierbaren Wechselwirkungen realisieren lassen, sowie auf Quantensystemen, die aus wenigen stark wechselwirkenden Teilchen zusammengesetzt sind.

Zur Forschungsgruppe "Ultrakalte Atome und Quantengase"

Forschungsgruppe Univ.-Prof. Dr. Gerhard KIRCHMAIR

Die Forschungsgruppe um Gerhard Kirchmair arbeitet an supraleitenden Schaltkreisen und deren Anwendung in der Quanteninformationsverarbeitung und Quantensimulation. Die quantenmechanischen Eigenschaften dieser Schaltkreise werden mit Hilfe von supraleitenden Josephson-Kontakten realisiert. Mit lithographischen Verfahren, ähnlich jenen in der Mikrochipherstellung, lassen sich die Quanteneigenschaften so ändern und kontrollieren, dass künstliche Atome hergestellt und diese an Mikrowellenresonatoren gekoppelt werden können. Diese sogenannten „cavity quantum electrodynamic systems“ sind ideal zur Erforschung der Licht-Materie-Wechselwirkung geeignet und gelten als vielversprechende Systeme zur Realisierung eines Quantencomputers. Die Forschungsgruppe untersucht darüber hinaus die Kopplung solcher Schaltkreis an andere Quantensysteme wie z.B. Ionen, kalte Atome oder mechanische Resonatoren. Diese hybriden Systeme eröffnen neue Möglichkeiten für die Erforschung von Quanteneffekten und zur Entwicklung sehr präziser Messverfahren.

Zur Forschungsgruppe "Supraleitende Quantenschaltkreise"

Forschungsgruppe Univ. Prof. Dr. Oriol ROMERO-ISART

Die Forschungsgruppe um Oriol Romero-Isart arbeitet auf dem Gebieten der theoretischen Quantenoptik, Atomphysik, Nanophysik und Supraleitung mit dem Fokus auf Quanteninformationsverarbeitung, Quantensimulation, Quantenmetrologie und den Grundlagen der Quantenmechanik. Die Forscher entwickeln Vorschläge für innovative Experimente und arbeiten gemeinsam mit experimentellen Forschungsgruppen an der zugrunde liegenden Theorie. Derzeit forscht die Gruppe daran, wie die Freiheitsgrade von Quantensystemen mit Hilfe von magnetischen Feldern und Supraleitern so gesteuert werden können, dass bisher unzugängliche Bereiche in nano- und mikromechanischen Quantenoszillatoren, Quantensimulationen mit ultrakalten Atomen und der festkörperbasierten Quanteninformation erschlossen werden.

Zur Forschungsgruppe "Quantennanophysik, Quantenoptik und Quanteninformation"

Forschungsgruppe Univ. Prof. Dr. Peter ZOLLER

Die Forschungsthemen der Gruppe um Peter Zoller sind in den Gebieten der theoretischen Quantenoptik und Atomphysik, der Quanteninformation und der Theorie kondensierter Materie angesiedelt. Im Vordergrund steht dabei die theoretische Beschreibung realer physikalischer Systeme in enger Zusammenarbeit mit dem Experiment, wie auch interdisziplinäre Verbindungen der genannten Gebiete. Der Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten liegt in der gezielten Erzeugung, Simulation und Untersuchung neuer Quanten-Vielteilchensysteme, welche aus Atomen, Ionen oder Molekülen bestehen, oder Hybride aus optomechanischen und Festkörpersystemen sind. Darüber hinaus werden in der Forschungsgruppe neue Möglichkeiten und Protokolle für Anwendungen im Bereich der Quanteninformations– und Kommunikationstechnologie entwickelt.

Zur Forschungsgruppe "Quantenoptik und Quanteninformation"

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