Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenoptisches System speichert Informationen

12.08.2014

Marburger Physiker identifizieren ein „Quantengedächtnis“ in Quantenpunkt-Mikrolasersystemen

Ein „Quantengedächtnis“ ist die Ursache unerwarteter Oszillationen, die bei optischen Experimenten mit einem mikroskopisch kleinen Lasersystem auftreten, in dem sich Halbleiter-Quantenpunkte befinden. Dieses Ergebnis der Theorie-Experiment-Zusammenarbeit von Physikern aus Marburg, Dortmund, St. Petersburg und dem US-amerikanischen Notre Dame wird in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht, die am 15.08.2014 erscheint.


Das durch die Anregung entstandene „Quantengedächtnis“ hat zur Folge, dass die emittierte Lichtintensität eines Halbleiter-Quantenpunkt-Ringlasers charakteristische Oszillationen aufweist. Pressestelle der Philipps-Universität Marburg/Fachgebiet Theoretische Halbleiterphysik

Das Team um Professor Dr. Mackillo Kira und Professor Dr. Stephan W. Koch von der Philipps-Universität Marburg nahm sich der ungewöhnlichen Versuchsergebnisse an, die ihre Kollegen aus Dortmund erzielt hatten. Die Experimentatoren hatten Laserlicht eingesetzt, um einen Quantenpunkt in einem Mikroresonator anzuregen. „Das Licht bewirkt, dass der Quantenpunkt in einen höheren Energiezustand übergeht, anschließend kann er wieder in seinen Grundzustand zurückkehren, wobei er Energie abgibt“, erläutert Christian Berger, der Erstautor der aktuellen Veröffentlichung.

Zu ihrer Überraschung stellten die Physiker fest, dass die Werte der abgestrahlten Intensität nicht, wie erwartet, gleichmäßig mit der eingestrahlten Energie ansteigen, sondern hin und her schwanken, d. h. deutliche Oszillationen zeigen. Das Forscherteam konnte sogar zeigen, dass diese Oszillationen vollständig durch die quantenoptischen Fluktuationen des optischen Pumpstrahls gesteuert werden können. „Diese Entdeckung, die wir mit Hilfe der quantenoptischen Laserspektroskopie erklären konnten, ist von großer Bedeutung“, kommentiert Koautor Mackillo Kira. „Wir konnten diese Oszillationen dadurch ganz eindeutig als authentische Quantengedächtnis-Effekte identifizieren.“, ergänzt Koautor Manfred Bayer.

Den Forschungsergebnissen zufolge speichert das Quantengedächtnis des Systems die Information über die vorhergegangene zeitliche Entwicklung des Anregungszustands. „Dieser Quantengedächtnis-Effekt ist die physikalische Ursache für die Oszillationen der Energieabgabe. Das Phänomen ist eng mit dem quantenphysikalischen Effekt der Verschränkung verbunden.“, fügt Koautor Stephan W. Koch hinzu.

Die neuen Ergebnisse stehen in Zusammenhang mit laufenden Forschungsaktivitäten, die darauf abzielen, Phänomene der Quantenwelt für praktische Anwendungen zu nutzen. Die Existenz von Quantengedächtnis-Effekten und deren quantenoptische Steuerung könnten der Schlüssel zur Entwicklung von Lasern sein, deren quantenoptische Aspekte vollständig vom Benutzer definiert werden könnten. Derartige Laserquellen wären außerordentlich nützlich für die Quanteninformationswissenschaft und die Quantenspektroskopie, die das Ziel hat, Quantenprozesse komplexer Systeme mit Hilfe der Quantenaspekte des Lichts zu steuern.

Professor Dr. Stephan W. Koch und Professor Dr. Mackillo Kira lehren Theoretische Halbleiterphysik an der Philipps-Universität. Erst im Februar präsentierten sie ein neues Quasiteilchen, das sie mit Hilfe der quantenoptischen Laserspektroskopie identifizierten, das Quantentröpfchen oder Dropleton.

Originalveröffentlichung: Christian Berger & al.: Quantum-Memory Effects in the Emission of Quantum-Dot Microcavities, Physical Review Letters 2014.
Weitere Informationen:

Diese Pressemitteilung liegt auch auf Englisch vor: http://www.uni-marburg.de/aktuelles/news/2014c/quantum-memory-imprint-discovered...


Ansprechpartner:
Professor Dr. Mackillo Kira,
Fachgebiet Theoretische Halbleiterphysik
Tel.: 06421 2824222
E-Mail: mackillo.kira@physik.uni-marburg.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-marburg.de/fb13/forschung/theoretische-halbleiterphysik
http://www.uni-marburg.de/aktuelles/news/2011/0918a
http://www.uni-marburg.de/aktuelles/news/2014a/0226a

Dr. Susanne Langer | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation
12.12.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn
11.12.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik