Teilchen in Quantenschaltkreisen einfangen
Atomchips bestehen aus ebenen Mikrostrukturen, die elektromagnetische Felder zum Einschließen und Kühlen neutraler Atome erzeugen. Das NGAMIT-Projekt konzentrierte sich auf die Entwicklung neuer Strukturen zum Einfangen geladener Teilchen wie etwa Elektronen oder lasergekühlten Ionen. Ultimatives Ziel war es dabei, eine kohärente Kopplung verschiedener Atomarten (neutraler Atome und geladener Teilchen) zu ermöglichen, die im selben oder verschiedenen Chips gefangen sind. Eine kohärente Kopplung tritt durch Teilchenwechselwirkung mit Mikrowellenphotonen ein. Diese Photonen übertragen die Quanteninformation zwischen den verschiedenen Arten im vorgesehenen Mikrowellen-Quantennetzwerk. Zu diesem Zweck enthielten die Chips Mikrowellenübertragungsleitungen, etwa Mikrostreifenleitungen, Schlitzleitungen und koplanare Wellenleiter. Bemerkenswert dabei ist, das diese neuartigen Mikrowellenfallen das gleichzeitige Einfangen von neutralen Atomen und geladenen Teilchen mit Hilfe einer einzigen gemeinsamen Technologie für alle einzufangenden Teilchen gestatten. NGAMIT konzipierte einen neuartigen Prototypen einer Koplanarwellenleiter-Penningfalle, um ein einzelnes eingefangenes Elektron oder Ion nachzuweisen. Dabei handelte es sich um die erste Penningfalle, bei der die Magnetfeldquelle in einen skalierbaren Chip eingebaut ist. Die Projekterkenntnisse schlugen sich in sechs Publikationen nieder. Der resultierende Atom-Ionen-Chip sollte nun zu einem leistungsfähigen Instrument zur weiterführenden Untersuchung mehrerer Themen der Atomphysik werden. Dazu zählen gehören Kollisionen ultrakalter Atome mit Ionen/Elektronen, Ladungsübertragungsreaktionen, die evaporative Kühlung von geladenen Teilchen durch kalte Atome und Hybrid-Quantencomputersysteme mit Atomen und Ionen.
Schlüsselbegriffe
Einfangen, Trapping, Ion, Atomchips, geladenes Teilchen, kohärente Kopplung, Mikrowellen-Quantennetz, Koplanarwellenleiter, Penningfalle
