Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Qubits kühlen klassische Schwingkreise

04.08.2008
IPHT-Ergebnisse in Nature Physics erschienen

Eine neue Richtung in der modernen Physik eröffnen Wissenschaftler des Institutes für Photonische Technologien (IPHT): Ihnen gelang es, einen Effekt der Quantenoptik auf die Festkörperphysik zu übertragen.

Ein klassischer Schwingkreis wurde mit Hilfe von künstlichen makroskopischen Quantenobjekten, so genannte Qubits, abgekühlt.

"Damit konnten wir experimentell bestätigen, was theoretisch schon lange vorausgesetzt wurde", erläutert Dr. Evgeni Il'ichev aus der Abteilung Quantendetektion des IPHT. Die Ergebnisse haben er und seine IPHT-Kollegen zusammen mit Wissenschaftlern aus Bratislava, Delft, Innsbruck und Karlsruhe jetzt in der renommierten Fachzeitschrift "Nature Physics" veröffentlicht.

... mehr zu:
»Atom »Photon »Physic »Qubit »Schwingkreis

Neun Monate Arbeit und mehrere hunderttausend Euro hat es Ilichev und sein Team gekostet, den Messstab für das entscheidende Experiment zu entwickeln, der in einem Labor des IPHT, umgeben von einem mit flüssigen Helium gefüllten Kühlbehälter, hängt. Den Ausgangspunkt für die Versuche bildet die Laserkühlung von Atomen, für die der französische Physiker Claude Cohen-Tannoudji 1997 den Nobelpreis erhielt. Atome oder Moleküle können durch die kontrollierte Aufnahme von Lichtteilchen (Photonen) aus einem Laserstrahl extrem abgekühlt werden.

Dadurch bewegen sie sich sehr viel langsamer als ungekühlte Teilchen und verbleiben länger in einer Messapparatur, wodurch präzisere Messungen ermöglicht werden. Das nutzt man zum Beispiel, um die Genauigkeit von Atomuhren zu steigern.

"Unser Versuchsaufbau ahmt diesen Ansatz nach", so Il'ichev. Doch statt eines einzelnen Atoms, das sich nach den Gesetzen der Quantenphysik verhält, kühlen die IPHT-Wissenschaftler einen so genannten Schwingkreis. Das ist eine resonanzfähige elektrische Schaltung aus einer Spule und einem Kondensator, die elektrische Schwingungen ausführen kann.

In diesem Schwingkreis herrscht ein elektromagnetisches Feld niedriger Frequenz. Gekühlt wird dieser Schwingkreis in Il'ichevs Experiment durch ein Qubit - also ein Zweizustandsquantensystem. Die Energieabstände zwischen den beiden Zuständen des Qubits sind dabei so gewählt, dass sie im Mikrowellenbereich liegen. Deshalb lässt sich das Qubit durch Photonen mit Mikrowellenfrequenz anregen und zieht daraufhin Energie aus dem Schwingkreis heraus - kühlt ihn also ab. "Wir konnten so nachweisen, dass sich supraleitende Qubits wie künstliche Atome verhalten und Quanteneffekte zeigen - und dass, obwohl sie über Milliarden von Elektronen verfügen und nicht nur über 55, wie zum Beispiel das in Atomuhren verwendete Cäsium", so Il'ichev.

Die Versuche sind als reine Grundlagenforschung zu werten, betont Il'ichev. Sie können allerdings die Basis für die Entwicklung extrem empfindlicher Detektoren sein, etwa zur Schallmessung oder auch für den Nachweis von Photonen mit sehr geringer Frequenz.
Ihre Ansprechpartner:
PD Dr. Hans-Georg Meyer
Abteilung Quantendetektion
Telefon +49 (0) 3641/ 206 116
Telefax +49 (0) 3641/ 206 199
hans-georg.meyer@ipht-jena.de
Dr. Evgeni Il'ichev
Abteilung Quantendetektion
Telefon +49 (0) 3641/ 206 121
Telefax +49 (0) 3641/ 206 199
evgeni.ilichev@ipht-jena.de
Die Arbeit ist erschienen in der aktuellen Ausgabe von Nature Physics:
"Sisyphus cooling and amplification by a superconducting qubit"
M. Grajcar, S. H. W. van der Ploeg, A. Izmalkov, E. Il'ichev, H.-G. Meyer, A. Fedorov, A. Shnirman & Gerd Schön
Nature Physics 4, 612 - 616 (2008)
(Published online: 6 July 2008 | doi:10.1038/nphys1019)

Susanne Liedtke | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipht-jena.de
http://www.nature.com/nphys/index.html

Weitere Berichte zu: Atom Photon Physic Qubit Schwingkreis

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie