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Forschungsgruppe | Quantum Sensors with Cold Ions

Laserjustage durch eine Ionenfalle im Ultrahochvakuum. Foto: Herschbach/Mehlstäubler

In der Forschungsgruppe „Quantum Sensors with Cold Ions“ wird das Potential ultra-genauer optischer Uhren für Anwendungen in der Navigation und der Messung des Gravitationspotenzials unserer Erde untersucht. Dazu werden neue, integrierte Ionenfallen auf Chip-Basis entwickelt, welche in mikro-strukturierten Fallensegmenten eine Skalierung der gespeicherten Ionenzahl erlauben. Mit„Arrays“ von bis zu 100 gespeicherten und lasergekühlten Ionen sollen atomare Frequenzen mit einer Auflösung von bis zu 10-18 in kürzester Zeit gemessen werden.

Dies erlaubt aufgrund der relativistischen Rotverschiebung Höhenmessungen über dem Erdgeoid mit einer Genauigkeit von einem Zentimeter. Für die komplexen Fallenstrukturen werden Laserschneide- und Beschichtungsprozesse mit Schnitttoleranzen im μm-Bereich und Nanometer-Oberflächenrauhigkeiten entwickelt. Coulomb-Kristalle von Indium- und Ytterbium-Ionen werden in diesen Fallen bei Temperaturen von unter 1 mK gespeichert und hochauflösend spektroskopiert.