Logo Leibniz Universität Hannover
Logo Leibniz Universität Hannover
  • Zielgruppen
  • Suche
 

Forschungsgruppe | Atomic Quantum Sensors

Blick auf das atomare Sagnac Interferometer. Foto: Research group Rasel

Quantensensoren sind eine faszinierende Symbiose aus Licht und Materiewellen. Materiewellen, von Louis de Broglie (französischer Physiker, 1892– 1987) vorhergesagt, sind eines der kuriosesten Phänomene der Quantenmechanik. Ausgehend von den der menschlichen Erfahrung widerstrebenden Experimenten zur Interferenz von Materiewellen am Doppelspalt, entwickelte sich die Materie- wellenoptik zu einem faszinierenden Gebiet mit interdisziplinären Anwendungen.

Die Forschung dieser Arbeitsgruppe erstreckt sich von den fundamentalen Fragestellungen der Materiewellenoptik bis hin zu ihren Anwendungen in Materiewellen-Interferometern. Die Gruppe arbeitet unter anderem an der Entwicklung neuer thermischer und quantenentarteter Quellen für Materiewellen, der Erzeugung nicht-klassischer Zustände von Materiewellen, der Ausdehnung von Materiewellen in Kristallen aus Licht und dem Quanten-Engineering von Materiewellen für die Metrologie. Die Forschungsgruppe leistete Pionierarbeit auf dem Einsatz der Materiewellen-Interferometrie für optische Uhren in Kooperation mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig sowie bei der Entwicklung eines transportablen Saganc-Interferometers basierend auf kalten Atomen in Zusammenarbeit mit dem Pariser Observatorium. Weiterhin arbeiten die Forscher zusammen mit dem Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, dem Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen und der École Normale Superieure de Paris am Bau robuster, miniaturisierter Materiewellenlaser, den sogenannten Atomchips. Die Simulation von geladenen Teilchen in elektromagnetischen Feldern mithilfe von Materiewellen in periodischen Lichtfeldern wird in Kooperation mit dem Institut für Theoretische Physik in Hannover erforscht.

Die Forschungsgruppe leitet darüber hinaus die Task Group „Quantum Test of the Equivalence Principle“, deren Ziel es ist, mithilfe eines dualen Interferometers das Äquivalenzprinzip für Materiewellen zu verifizieren. Dieser Quantentest wird mit Isotopen der Elemente Rubdium und Kalium durchgeführt. Abgesehen von terrestrischen Experimenten, leitet die Arbeitsgruppe auch das QUANTUS-Konsortium (Quantengase unter Schwerelosigkeit). Dieses untersucht die Perspektiven für die Verbesserung von Materiewellensensoren durch die Verlängerung der freien Evolution der Materiewellen, zum Beispiel im ausgedehnten freien Fall im Fallturm in Bremen (ZARM) oder im Weltraum.