Supersymmetrie, Verschränkung und Dynamik polarer paramagnetischer Moleküle in kombinierten elektrischen, magnetischen und optischen Feldern

• Antragsteller: Professor Dr. Bretislav Friedrich; Privatdozent Dr. Burkhard Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247815525

Die Wechselwirkungen mit externen elektrischen, magnetischen oder optischen Feldern stellen einen wesentlichen Zugang zur Manipulation der Rotations- und Translationsbewegung neutraler Molekuele in der Gasphase dar. Gegenwaertig werden neuartige Methoden zur Steuerung der Orientierung und/oder Ausrichtung von Molekuelen sowie zur Ablenkung und Fokussierung im Zusammenhang mit molekularen Fallen entwickelt. Die Arbeiten zur molekularen Orientierung sind durch neuartige Anwendungen wie die zeitaufgeloeste Photoelektronen-Spektroskopie, (auch von inneren Elektronen), die Separation von Photofragmenten, die Racematspaltung oder die Erzeugung hoeheher Harmonischer, sowie im Bereich von Quantensimulation and Quantencomputing motiviert. Im vorliegenden Antrag sollen polare, paramagnetische Molekuele unter dem Einfluss einer Kombination aus elektrischen, magnetischen und optischen Feldern untersucht werden. Prominente Beispiele sind lineare Molekuele in Duplett Sigma, Triplett Sigma und Duplett Pi Zustaenden wie z. B. SrF, SO und OH. Heteronukleare oder groessere polare Molekuele mit einer seltenen Erde haben oft noch hoehere elektronische Drehimpulse. Die Energieniveaus von Zeeman-Zustaenden ungleicher Paritaet durchschneiden sich bei bestimmten magnetischen Feldstaerken, bei denen sie durch schwache, ueberlagerte elektrische Felder effizient gekoppelt werden koennen. Unsere vorlaeufigen Ergebnisse haben gezeigt, dass ein ueberlagertes optisches Feld zusaetzliche Entartungen erzeugt, die dann mit elektrostatischen Feldern (oder der elektrischen Dipol-Dipol-Wechselwirkung) gekoppelt werden koennen. Dadurch kann die Kombination dreier Felder zusaetzliche dynamische Effekte (wie z. B. schnelles Umschalten der Orientierung) ermoeglichen, die nur mit elektischen und magnetischen Feldern nicht realisiert werden koennten.Wir wollen Supersymmetrie und Verschraenkung polarer paramagnetischer Molekuele in kombinierten elektrischen, magnetischen und optischen Feldern untersuchen. Wir erwarten, dass deren supersymmetrische Eigenschaften uns helfen werden, analytische Ausdruecke fuer die Eigenschaften der Eigenzustaende zu finden. Fuer Molekuele, die in verschiedenen Geometrien eingegrenzt werden, wollen wir die erreichbaren Verschraenkungsgrade kartieren und neue Wege zur Anwendung polarer paramagnetischer Molekuele als eine alternative Plattform fuer Quantencomputer aufzeigen. Wir werden auch die Dynamik in explizit zeitabhaengigen Feldern untersuchen. Die resultierenden Strategien zur Steuerung sollen im Hinblick auf die Topologie der zugrunde liegenden Stark- und Zeeman-Energiehyperflaechen und ihrer konischen Durchschneidungen verstanden werden. Dies wird zu neuartigen Zugaengen zur Konstruktion von Steuerungsfeldern fuer effiziente und zustandsspezifische Anregungsschemata fuehren. Das schliesst auch die Steuerung von Quantengattern ein, was einen wesentlicher Bestandteil des Quantencomputing mit Molekuelen darstellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Carsten Hartmann; Dr. Mikhail Lemeshko