Holografisches Verfahren zur Gitterplatz-aufgelösten Detektion einer 2D-Anordnung ultrakalter Atome

• Antragsteller: Dr. Wolfgang Limmer
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 382572300

In diesem Projekt möchten wir ein neuartiges, holografisches Verfahren zur Gitterplatz-aufgelösten Detektion eines zweidimensionalen Gases ultrakalter Atome in einem optischen Gitter demonstrieren. Das Verfahren basiert auf der kohärenten Überlagerung von atomar gestreutem Laserlicht mit einem Referenz-Laserstrahl. Die Verteilung der Atome auf die einzelnen Gitterplätze lässt sich mit Hilfe einer Fouriertransformation des gemessenen Intensitätsmusters rekonstruieren. Wir schätzen, dass pro Atom nur 150 Photonen gestreut werden müssen, um es mit 99% Wahrscheinlichkeit ortsaufgelöst nachzuweisen. Aufgrund dieser geringen Anzahl von gestreuten Photonen pro Atom, sollte die Methode ohne zusätzliche Kühlung der Atome auskommen und sollte weiterhin ermöglichen, mehrfach besetzte Gitterplätze zu detektieren. Zusätzlich wäre die holographische Abbildungsmethode günstiger, sie benötigt einfachere optische Komponenten und sie wäre schneller als Aufnahmen mit einem Quantengasmikroskop. Alle diese Vorteile sind wichtig für weitere Fortschritte auf dem Gebiet der kalten Atome.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Johannes Hecker Denschlag