Wechselwirkende stationäre Rydberg-Polaritonen in zwei Dimensionen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Pohl; Professor Dr. Matthias Weidemüller
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316214921

Elektromagnetische Transparenz (EIT) in Verbindung mithochangeregten Rydberg-Atomen hat sich zu einer leistungsfähigenMethode entwickelt, um in einem atomaren Medium starkesynthetische Wechselwirkungen zwischen einzelnen Photonen zuinduzieren. Basierend auf unseren experimentellen und theoretischenErkenntnissen zur Natur der nichtlinearen, nichtlokalen Suszeptibilitätunter Rydberg-EIT-Bedingungen, welche wir in der erstenFörderperiode des SPP GiRyd gewonnen haben, schlagen wir nunvor, unsere Untersuchungen auf stationäre Grundzustands-Polaritonen zu erweitern, welche durch ein neuartiges “Rydberg-Dressing”-Schema miteinander wechselwirken. Dieser Ansatz erlaubtes uns, die Photonendynamik in einer zweidimensionalen Geometrietransversal zur Lichtausbreitung zu verfolgen, und auf diese Weiseneue Möglichkeiten zur Untersuchung von Vielteilchenphänomenenauszuloten. Dies wird möglich, da eine im Vergleich zu früherenUntersuchungen ungleich höhere Anzahl von wechselwirkendenPhotonen gespeichert werden kann. Darüber hinaus erhöhen sichKohärenz- und Wechselwirkungszeiten durch die Verwendung vonstationären Polaritonen drastisch. Zugleich etabliert dasvorgeschlagene Rydberg-Dressing-Schema eine neue Methode zurKontrolle von Wechselwirkungen unter Rydberg-EIT-Bedingungenund ermöglicht erstmals, experimentell auch repulsive Photonen zurealisieren. Auf diese Weise eröffnet das vorgeschlagene Projekteinzigartige theoretische und experimentelle Perspektiven,Vielteilchen-Quantensystemen außerhalb des Gleichgewichts zuuntersuchen und das Auftreten von exotischen Quantenzuständendes Lichts zu erforschen.

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