Effiziente Detektion kalter polarer Moleküle durch Rydberg Atome

• Antragsteller: Dr. Martin Zeppenfeld
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421986931

Experimente an kalten und ultrakalten Molekülen gehören zur Avantgarde der Quantenwissenschaften, u.A. auf Grund von vielversprechenden Möglichkeiten für Quantenvielteilchenphysik und neuartigen Architekturen für die Quanteninformationsverarbeitung. Ein Mangel an effizienten Detektionsverfahren für viele Molekülspezies behindert jedoch wesentlich den Fortschritt. In diesem Projekt wird die Detektion kalter Moleküle durch ultrakalte Rydberg Atome mittels Förster Resonanten Energie Transfers experimentell nachgewiesen werden. Wesentliche Eigenschaften der Detektion sind eine Anwendbarkeit auf praktisch jede polare Molekülspezies, eine hohe Detektionseffizienz, Zustandselektivität, und die Fähigkeit Moleküle zerstörungsfrei nachzuweisen. Diese Vorteile werden das Forschungsgebiet kalte/ultrakalte Moleküle wesentlich vorantreiben. Neben der Moleküldetektion werden in diesem Projekt weitere wesentliche Beiträge geleistet. Erstens werden Stoßwechselwirkungen zwischen kalten Molekülen und Rydberg Atomen untersucht werden, wobei grundlegend unterschiedliche Eigenschaften erwartet werden als bei bisher untersuchten Stößen bei höherer Energie. Zweitens wird ein neuer Ansatz hochauflösende Spektroskopie an Molekülen durchzuführen vorgeführt werden, wobei Rydberg Atome anstatt Photonen verwendet werden. Drittens stellt dieses Projekt ein erstes Beispiel eines Quantenhybridsystems bestehend aus Molekülen und Rydberg Atomen dar, wodurch sich die extreme Kontrollierbarkeit ultrakalter Atome für grundlegende Untersuchen an Molekülen ausnutzen lassen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: CW laser 480nm
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser