Zur Hauptnavigation / To main navigation

Zur Sekundärnavigation / To secondary navigation

Zum Inhalt dieser Seite / To the content of this page

Sekundärnavigation / Secondary navigation

Inhaltsbereich / Content

Forschung

Unsere Forschungsaktivitäten gliedern sich in drei Richtungen, in denen wir versuchen, Quantensysteme zu untersuchen und zu kontrollieren. Dazu verwenden wir maßgeschneiderte Licht-Atom und Atom-Atom Wechselwirkung im Grenzfall einzelner Atome.


Einzelne neutrale Atome in einem Bose-Einstein Kondensat

Die Kombination einzelner, individuell kontrollierbarer und beobachtbarer ultrakalter Atome mit  einem bosonischen Quantengas realisiert ein Paradigma der Quantenphysik: Ein einzelnes Quantensystem, das mit einer einzelnen Quantenmode wechselwirkt. Die Fragestellungen, die wir damit bearbeiten, umfassen:

  •  Die Verwendung einzelner Atome als nicht-destruktive „Quantensonde“, mit der das Quantengas störungsarm untersucht und manipuliert werden kann. Diese Arbeiten sind relevant für das Verständnis von Dissipation von Quantensystemen, oder für die Erzeugung von Korrelationen in Quantensystemen.
  • Die Verwendung des Quantengases als besonderes Bad, um die Thermalisierung einzelner ultrakalter Atome zu beobachten und eine effektive Wechselwirkung zwischen mehreren Verunreinigungen zu induzieren. Diese Fragestellungen sind relevant für das bessere Verständnis von Spin-Bad Wechselwirkungen und können Einblicke in lokale Thermodynamik von Quantensystemen bieten.
  • Die Erzeugung und Beobachtungen von Quasi-Teilchen für sehr starke Wechselwirkung zwischen Verunreinigung und Quantengas. Diese Quasi-Teilchen ähneln sogenannten Fröhlich-Polaronen in Festköpern. Diese Arbeiten sind relevant für die Simulation dieser Festkörperphänomene in bisher nicht beobachteten Bereichen sehr starker Wechselwirkung.

Verunreinigungen in einem ultrakalten Fermigas

Mit ultrakalten Fermigasen kann man durch Ändern der Wechselwirkungsstärke zwischen zwei internen Zuständen einen Übergang zwischen zwei faszinierenden Quantenzuständen beobachten, nämlich einem molekularem Bose-Einstein Kondensat einerseits und einem BCS-artigen superfluiden Fermigas andererseits. In realen Materialien, die beispielsweise Supraleitung zeigen, spielen Verunreinigungen eine Rolle.

Dieses Projekt untersucht, inwiefern unabhängig kontrollierbare Verunreinigungen einer anderen atomaren Spezies die Eigenschaften des BEC-BCS Überganges ändern und ggf. sogar kontrollieren können.


Nanostrukturierte Wellenleitern für Quantenoptik auf dem Chip

Mit Methoden des direkten Laserschreibens können Einmodenwellenleiter in Foto-Lack geschrieben werden. Nach einem Entwicklungsschritt können diese Wellenleiter auf einem Substrat zum Führen von Licht verwendet werden. Wir untersuchen die Verwendung solcher maßgeschneiderter Substratwellenleiter zur Kopplung von Licht an einzelne Emitter bzw. Atome, oder zur Verwendung als Experimentplattform für Quantenoptik auf einem Chip.


Classroom Response Systeme (CRS) in der Lehreraus- und Fortbildung

Classroom Response Systeme haben sich in der Vergangenheit als ein neues Medium zur Interaktion zwischen Dozenten und Lernenden etabliert. Im Rahmen der vom BMBF geförderten "Qualitätsoffensive Lehrerbildung" konnte dieses Projekt als Kombination aus Fachwissenschaft und Fachdidaktik zur Verankerung dieses neuen Werkzeugs in der Lehreraus- und Fortbildung eingeworben werden. Wir untersuchen, wie Live-Umfragen speziell in der Lehrerausbildung auch abseits der traditionellen Einsatzbereiche in der Mechanik und Quantenmechanik Anwendung finden können. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Erstellung und Adaption von CRS Inhalten und der Evaluation ihrer Anwendung. Ein zweiter Schwerpunkt ist der Transfer auf das Spannungsfeld zwischen Lehr- und Lernsituationen, dem sich Lehramststudierende ausgesetzt sehen. Die Studierenden sollen einerseits von einem optimierten Lernumfeld profitieren und andererseits ihre eigenen Lehrfähigkeiten im Hinblick auf digitale Lehr- und Lernmedien durch Erfahrung im Umgang mit CRS Aufgaben und deren Konzeption weiter ausbauen.

"Unified Education: Medienbildung entlang der Lehrerbildungskette"