Quanteneffekte bei Raumtemperatur
Rydberg-Atome sind riesig, ungefähr 100 000-mal größer im Durchmesser als gewöhnliche Atome, so groß, dass sie andere Atome regelrecht verschlingen können. Überdies reagieren sie stark auf die Anwendung von magnetischen und elektrischen Feldern. Eine einzelne Anregung kann mehrere Atome betreffen, wobei ein kollektiver Quantenzustand oder ein Superatom erzeugt wird. Mit Unterstützung der EU-Finanzierung des Projekts RYDSURF erkundeten die Wissenschaftler die Möglichkeit der Schaffung einer Einzelphotonenquelle und Entwicklung von Quantennetzwerken bei Raumtemperatur mit Rydberg-Atomen in thermischen Dampfmikrozellen. Die experimentelle Technik überwindet Einschränkungen in Hinsicht auf eine Hochskalierung, die beim konventionellen Einsatz ultrakalter Atome bei derartigen Untersuchungen und Anwendungen auftauchen. Die Erhaltung der Quantenkohärenz ist ein kritischer Faktor und hängt stark von den Oberflächen ab, welche die Atome eingrenzen. Das Team entwickelte einen neuen Versuchsaufbau, um die Oberflächen in situ zu untersuchen. Um die Dampfmikrozellen in einer Einzelphotonenquelle ausnutzen zu können, mussten die Wissenschaftler das Phänomen der Rydbergblockade nachweisen. Sie ist in ultrakalten Ensembles von Atomen vorhanden und für die Funktionsweise von Quantengattern wichtig. Sie konzipierten und bauten eine neue Zelle, die mit technisch ausgereiften Messverfahren kompatibel ist, und setzten sie in bahnbrechenden Experimenten ein, die das Potenzial eines Blockadeeffekts in einem thermischen Gas stützen. Die Experimente, die voraussichtlich in einem Machbarkeitsnachweis der allerersten Einzelphotonenquelle auf Grundlage der Rydbergblockade in thermischen Dampfzellen münden werden, sind im Gange. Weitere Informationen stehen im Internet(öffnet in neuem Fenster) zur Verfügung. Die RYDSURF-Wissenschaftler bahnen einen Weg innerhalb der Quanteninformationsverarbeitung, der zur Steuerung der kohärenten Anregung in Ensembles von Atomen bei Raumtemperatur hinführen soll. Erfolge bei der Demonstration der Steuerung innerhalb der Grundbausteine werden letztlich eine Hochskalierung auf Quantennetzwerke mit Millionen von Knoten in greifbare Nähe rücken.
