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 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | 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: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Booth and panel discussion – The Lindau Nobel Laureate Meetings at the AAAS 2017 Annual Meeting

13.02.2017 | Event News

Complex Loading versus Hidden Reserves

10.02.2017 | Event News

International Conference on Crystal Growth in Freiburg

09.02.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

From rocks in Colorado, evidence of a 'chaotic solar system'

23.02.2017 | Physics and Astronomy

'Quartz' crystals at the Earth's core power its magnetic field

23.02.2017 | Earth Sciences

Antimicrobial substances identified in Komodo dragon blood

23.02.2017 | Life Sciences