Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Atome Wellen reiten

04.08.2011
Physiker der Universität Tübingen legen Grundstein für optischen Computer

Ein Forscherteam der Universität Tübingen arbeitet am Computer der Zukunft: Den Physikern gelang es erstmals, kalte Atome mit winzigen Golddrähten wechselwirken zu lassen, die zum Teil kleiner sind als ein tausendstel Millimeter. Werden diese Drähte in spezieller Weise mit Laserlicht beleuchtet, wird das Licht an den Drähten eingefangen und gebündelt, ein sogenanntes Plasmon entsteht. Mit solchen Plasmonen lassen sich möglicherweise in der Zukunft Bauteile für optische Computer und für die Quanteninformationsverarbeitung entwickeln.


Ein Bose-Einstein Kondensat wird an plasmonische Nanodrähte herangeführt. Physikalisches Institut, Universität Tübingen

Solche Schaltkreise wären heutigen Computern in ihrer Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit weit überlegen. Hierzu müssen die Plasmonen, die vor allem für die Übertragung von Daten eingesetzt werden könnten, jedoch an Datenspeicher ankoppeln. Als mögliche Datenspeicher werden Atome als heißer Favorit gehandelt. Hier setzt das Forscherteam unter der Leitung von Dr. Sebastian Slama an. Der Nachwuchswissenschaftler hat in seiner mehrjährigen Arbeit am Lehrstuhl Quantenoptik von Prof. Claus Zimmermann die nötigen Techniken entwickelt, um ultrakalte Atome so nahe an Oberflächen heranzuführen, dass diese mit den an der Oberfläche konzentrierten Lichtfeldern wechselwirken können. Hierzu werden die Atome in magnetischen Fallen in einer Vakuumkammer präpariert und durch verschiedene Verfahren so weit abgekühlt, dass ihre Temperatur nur noch wenige Milliardstel Kelvin beträgt.

Die Atome verhalten sich dann nicht mehr wie ein normales Gas, sondern bilden ein sogenanntes Bose-Einstein Kondensat, bei dem sich alle Atome im gleichen Quantenzustand befinden. Dieses Kondensat verhält sich wie ein einziges riesiges Super-Atom und kann durch magnetische Felder so nahe an die Oberfläche verschoben werden, bis es den Einfluss des Plasmons spürt. „Wir können sowohl Plasmonen erzeugen, die Atome anziehen, als auch solche, die Atome abstoßen. Indem wir eine Strukturierung der Oberfläche vorgeben, können wir auf diese Weise beliebige Potenzial-Landschaften für die Atome erzeugen.“, berichtet Slama.

Vor kurzem konnten die Wissenschaftler ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Photonics veröffentlichen. Erstautor Christian Stehle, der zur diesem Thema promoviert und zusammen mit Helmar Bender (inzwischen Postdoc an der Universität Sao Carlos in Brasilien) die Messungen durchgeführt hat, erzählt begeistert: „Unsere Ergebnisse haben richtig eingeschlagen. Wir haben es bis auf das Titelblatt der August-Ausgabe geschafft, und die Zeitschrift würdigt unsere Arbeit in einem Kommentar.“ Mit diesem Erfolg ist die Arbeit der Wissenschaftler aber keineswegs abgeschlossen. „Unser Ziel ist es, mit solchen hybriden Systemen Komponenten für optische Computer und die Quanteninformation zu bauen. Wir konnten jetzt einen Meilenstein setzen, stehen aber dabei gerade am Anfang des Weges“, so Slama. Seiner Meinung nach kann dies nur in Zusammenarbeit mit anderen Wissenschaftlern bewältigt werden. Neben der bestehenden Kooperation mit der Nanotechnologie-Gruppe von Prof. Dieter Kern und Dr. Monika Fleischer, mit deren Hilfe die jetzt untersuchten Strukturen hergestellt wurden, hat der Physiker hierzu Kontakte zu weiteren Wissenschaftlern in Tübingen, Europa und Brasilien hergestellt.

Veröffentlichung: Christian Stehle, Helmar Bender, Claus Zimmermann, Dieter Kern, Monika Fleischer, and Sebastian Slama, „Plasmonically tailored micropotentials for ultracold atoms.“

Nature Photonics 5, 494-498 (2011), http://www.nature.com/nphoton/journal/v5/n8/full/nphoton.2011.159.html

News and Views: James P. Shaffer, “Marriage of atoms and plasmons”.
Nature Photonics 5, 451-452 (2011), http://www.nature.com/nphoton/journal/v5/n8/full/nphoton.2011.174.html
Kontakt:
Dr. Sebastian Slama
Universität Tübingen
Fachbereich Physik
Auf der Morgenstelle 14
D-72076 Tübingen
Tel: +49 7071 29-76265
Email: slama[at]pit.physik.uni-tuebingen.de

Michael Seifert | Uni Tübingen
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de

Weitere Berichte zu: Atom Datenspeicher Kondensat Nature Photonics Photonic Plasmon Slama

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Maschinelles Lernen im Quantenlabor
19.01.2018 | Universität Innsbruck

nachricht Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt
17.01.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie