Erzeugung von hellem, nicht-klassischem Licht auf der Grundlage hoher Harmonischer und seine Verwendung in der Quantenspektroskopie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Maria Chekhova, Ph.D.; Professor Dr. Mikhail Ivanov
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545591821

Motiviert durch fundamentales Interesse und mögliche Anwendungen, sind die letzten zwei Jahrzehnte durch ein steigendes Interesse an makroskopischen, quantenmechanischen Systemen gekennzeichnet. Darauffolgend sind heute intensive Lichtquellen mit nicht klassischen Eigenschaften dazu in der Lage, Starkfeld-Interaktionen wie die Generation von höheren Harmonischen (HH) in Festkörpern anzutreiben. Theoretische Untersuchungen zeigten, dass nicht klassisches Licht die Elektronendynamik und somit auch die Eigenschaften von HH verändern. Währenddessen kann die Erzeugung von HH in Halbleitern mit ultraschnellen, klassischen Lasern in Quantenlicht mit hohen Photonenzahlen resultieren. In diesem Projekt, das deutsch-französische Expertise kombiniert, werden wir die nicht-perturbative Erzeugung von HH in Halbleitern untersuchen, die durch kohärentes Laserlicht aus wenige optische Zyklen oder Quantenlicht (hellen, gequetschten Vakuum-Zuständen und Licht mit sub-poissonischer Photonenstatistik) angetrieben werden. Wir erwarten eine Verstärkung in der Emission von HH, eine Modifikation des Spektrums und das Auftreten von Quanteneigenschaften wie nichtklassische Korrelationen in der Photonenzahl und Verschränkung zwischen einer Vielzahl von optischen Quantenzuständen. Die Verwendung von hellen, gequetschten Vakuum-Zuständen wird die Spektroskopie von Elektronen in Festkörpern mit bisher unerreichter Präzession ermöglichen, als es mit klassischem, kohärentem Licht möglich wäre. Schließlich werden wir ebenso die Anregung von HH mit kohärentem Licht untersuchen, jedoch unter Verwendung von resonanten Materialien. Hier wird der Fokus auf dem Nachweis von quantenmechanischer Signaturen in der Strahlung von HH liegen. In Systemen angeregt durch klassisches Licht werden wir Laser mit wenigen optischen Zyklen einsetzen, um die Erzeugung von optischen Quantenzuständen mit einer Genauigkeit auf der Skala von einigen Attosekunden zu kontrollieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Emmanuel Péronne, Ph.D.