Ultrastarke Kopplung der Elektrodynamik von Hohlraum-Resonatoren: Von einzelnen zu mehreren Emittern

• Antragsteller: Professor Dr. Michael J. Hartmann
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240626219

In den letzten Jahren wurde in Experimenten ein neues Regime der Elektrodynamik von Hohlraum- Resonatoren erreicht, in dem die Kopplungsstärke zwischen einem Quantenemitter und einem Photon vergleichbar wird zu der Energie des Photons oder des Emitterübergangs. In diesem Regime der ultra-starken Kopplung erwartet man neuartige, bisher unerforschte Effekte der Licht-Materie-Wechselwirkung. In diesem Projekt werden wir zunächst erforschen wie in diesem Regime Information über den Intra-Resonator-Zustand zugänglich werden kann. Für diesen, experimentell sehr entscheidenden Aspekt werden wir einen Zugang zu einer vollständigen Tomographie des Intra-Resonator-Zustands entwickeln. Um die reichhaltige Physik des Regimes ultra-starker Kopplung weiter zu erforschen werden wir dann geeignete Aufbauten in der Elektrodynamik supraleitender Schaltkreise untersuchen da diese eine der am weitesten entwickelten technologischen Plattformen für unsere Interessen ist. Insbesondere werden wir grosse Resonatoren oder offene Transmissions-Linien untersuchen die ultra-stark an einzelne oder mehere Qubits koppeln. Für ein einzelnes Qubit werden wir die Streuung von Lichtpulsen am Qubit untersuchen sowie seine Anwendbarkeit als Quantensimulator für Spin-Boson-Physik. Qubits, die ultra-stark an eine offene Transmissions-Linie koppeln könnten als photonzahl- und frequenz-selektive Spiegel funktionieren und wir werden daher diese Anwendungen detailliert untersuchen. Für mehrere Qubits erwarten wir dass das System auf ein verallgemeinertes multimoden Dicke Modell mit ultra-starker Kopplung führt, das neuartige Physik zeigt. Wir werden seine Eigenschaften und seine Dynamik gründlich untersuchen, auch im Hinblick auf mögliche Qunatenphasenübergänge.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien