Squeezing-verstärkte Inertialsensorik

• Antragsteller: Dr. Naceur Gaaloul
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499225223

SQUEIS zielt darauf ab, neue Grenzen in der Atominterferometrie zu etablieren, indem zum ersten Mal Quantenverbesserungstechniken auf der Basis von Squeezing für modernste Experimente in der Gravimetrie, Gradiometrie und Inertialsensorik entwickelt und angewendet werden. SQUEIS erforscht das Quantenzustands- Engineering in verschiedenen experimentellen Plattformen, die für Freifall-Atom-Interferometrie und kompakte Sensoren mit gefangenen Atomen relevant sind. Die Verschränkungserzeugungstechniken in diesem Projekt basieren auf neuartigen Strategien zur Ausnutzung von durchstimmbaren Atom-Atom-Kollisionen in Quantengasen sowie zerstörungsfreien Messungen über Atom-Licht-Wechselwirkungen. Diese Verschränkungserzeugungsmethoden werden mit den strengen Anforderungen von Atominterferometern hinsichtlich der räumlichen Delokalisierung verschränkter Zustände und deren Schutz vor Dekohärenz während endlicher Abfragezeiten kompatibel gemacht. Die gegenseitige Befruchtung der verschiedenen Ansätze wird durch die einzigartige Synergie zwischen den experimentellen Partnern gewährleistet, die gemeinsame Protokolle für die Zustandspräparation, den Schutz und das Auslesen verfolgen, und durch theoretische Untersuchungen unterstützt. Indem SQUEIS die Leistungsfähigkeit von Inertialsensoren über die Grenzen der heutigen Geräte hinaus treibt, wird erwartet, dass es einen starken Einfluss auf alle Anwendungen von Hochpräzisions- Atominterferometern haben wird, einschließlich Tests der fundamentalen Physik (wie die präzise Bestimmung der Feinstrukturkonstante und der Gravitationskonstante, Test des Äquivalenzprinzips, Suche nach dunkler Materie und dunkler Energie) und der angewandten Physik (in der Magnetometrie, Geophysik, Navigation, Öl- und Mineralienförderung und im Bauwesen, um nur einige zu nennen). Schließlich hat SQUEIS wichtige Auswirkungen auf die Detektion von Gravitationswellen auf der Basis von Atominterferometern, wo eine Steigerung der Empfindlichkeit die Anzahl der detektierbaren Ereignisse erheblich erweitern kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Italien, Polen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Klemens Hammerer; Professor Dr. Carsten Klempt; Professor Dr. Ernst Maria Rasel; Dr. Dennis Schlippert
• Kooperationspartner: Dr. Jan Chwedenczuk; Dr. Franck Pereira dos Santos; Dr. Luca Pezze; Professor Dr. Guglielmo Tino