Quantenmanipulation und -detektion von ultrakalten Fermionen

• Antragsteller: Professor Dr. Selim Jochim
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 302098024

Das wichtigste Ziel dieses Projekts ist eine neuartige Methode, den Orts- und Spinfreiheitsgrad einzelner Fermionischer Atome zu manipulieren und zu detektieren.Unser hier vorgeschlagenes Projekt baut auf unseren Arbeiten auf, die es uns erlauben, den Grundzustand von bis zu zehn fermionischen Atomen in einer harmonischen Falle zu präparieren. Das erlaubte es uns, einige der entscheidenden Grundbausteine von Vielteilchensystemen zu realisieren, wie zum Beispiel eine einzelne Verunreinigung in einem eindimensionalen Fermisee, oder zwei Fermionen, die ein Spin-Singulett in einem einzelnen Doppeltopfpotential bilden. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts möchten wir der Frage nachgehen, ob ein Quanten-Vielteilchensystem tatsächlich aus einzelnen Grundbausteinen zusammengesetzt werden kann. Dazu benötigen wir Methoden, die es uns erlauben, viele solche isolierten Bausteine zu präparieren. Dazu werden mithilfe eines "spatial light modulator" beliebige Intensitätsmuster und damit Potentiallandschaften erzeugt, die mit einem ausgefeilten Stabilisierungsmechanismus kontrolliert werden. Um den Zustand des Systems zu untersuchen werden wir ein innovatives Abbildungssystem entwickeln, das Spin- und Ortsfreiheitsgrad aller einzelner Atome gleichzeitig messen kann.Unser erstes großes Ziel wird es sein, diese Methoden einzusetzen, um einen mesoskopischen Heisenberg Antiferromagneten aus einzelnen Spin-Singuletts in isolierten Doppeltöpfen zusammenzusetzen. Die Erfolgreiche Umsetzung dieses Projekts wird es uns erlauben, eine Vielzahl höchst interessanter Vielteilchenphänomene wie zum Beispiel unkonventionelle Supraleitung zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Gerhard Zürn