Kohärente Spindynamik in 2D Registern aus Rydbergatomen

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard Birkl
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316211382

Dieses Projekt zielt auf die Etablierung eines neuartigen Zugangs fürdie Untersuchung der Quanten-Vielteilchen-Physik inRydbergatomen. Seine besondere Bedeutung ergibt sich dabei ausden einmaligen Eigenschaften unserer Wechselwirkungs-Architekturbasierend auf individuell kontrollierbaren einzelnen Rydbergatomen.Dieser Ansatz war bisher durch andere Implementierung nichtrealisierbar: Wir setzen vordefinierbare Konfigurationen von bis zueinigen 100 individuellen Rubidiumatomen in exakt vorbestimmbarePositionen in frei konfigurierbaren zwei- und dreidimensionalenGeometrien. Diese beruhen auf zweidimensionalenDipolfallenregistern mit individueller Einzelplatzadressierung. EinzelneAtome und Atomgruppen im Register werden durch Zwei-Photonen-Anregung gezielt in Rydbergzustände angeregt und dieWechselwirkungsdynamik wird untersucht. ZusätzlicheRydbergzustände sind durch den gemeinsamen Einsatz vonMikrowellenfeldern und optischer Einzelplatzadressierung zeitgleichzugänglich. Unsere Plattform erlaubt die Ausnutzung der van derWaals Wechselwirkung zwischen Atomen in identischenRydbergzuständen sowie der Dipol-Dipol-Wechselwirkung zwischenAtomen in unterschiedlichen Rydbergzuständen. Unser System bietetdie vollständige Kontrolle der Atomanordnung in ein, zwei, oder dreiDimensionen, der Wechselwirkungsparameter und der Anzahl derbeteiligten Atome. Dies erlaubt uns die Untersuchung von Spin-1/2-Hamilton-Funktionen mit Ising-Wechselwirkung im Fall von van derWaals- und mit XY-Wechselwirkung im Fall von Dipol-Dipol-Wechselwirkungsprozessen. Dabei kann die Dynamik deswechselwirkenden Systems für exakt vorgegebene Zuständebestimmt werden. Dies erlaubt uns, völlig neue Erkenntnisse über dasdynamische Verhalten von Quanten-Vielteilchen-Systemen zugewinnen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1929: Giant Interactions in Rydberg Systems (GiRyd)