Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Riesenatome eingesperrt in Mikroglaszellen

11.01.2010
Riesenatome - in der Fachwelt als Rydbergatome bekannt - sind hochempfindliche Atome, bei denen ein Elektron den Kern nur schwach gebunden auf einer Bahn umkreist, die auf atomarer Skala riesige Ausmaße annimmt.

Gegenüber "normalen" Atomen, die kleiner sind als ein zehntel Nanometer, sind sie über 100 Nanometer groß. Ihre Empfindlichkeit macht sie besonders interessant für quantenlogische Operationen, denn sie können sich über viele Mikrometer hinweg "spüren" und eignen sich deshalb als Schaltelemente für Quantenzustände.

Andererseits scheint die Miniaturisierung solcher Quantenbauelemente durch die hohe Empfindlichkeit erschwert zu werden, denn Riesenatome reagieren auch sehr stark auf die sie umgebenden Wände. Nun haben Forscher am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart gezeigt, dass Riesenatome unter bestimmten Umständen dennoch ohne große Störung in kleinsten Mikroglaszellen eingesperrt und beobachtet werden können.

Hierzu befüllten die Stuttgarter Physiker Mikroglaszellen mit "normalen" Atomen in der Dampfphase, die dann durch Laseranregung in ein Riesenatom verwandelt werden. Über die Arbeit berichtet die Fachzeitschrift "Nature Photonics" in ihrer Ausgabe vom 10. Januar.*) Nun sind Riesenatome in Mikroglaszellen "heiße Kandidaten" für miniaturisierte Quantenbauelemente.

Am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart wird schon seit einigen Jahren mit Riesenatomen experimentiert, um zum Beispiel die Wechselwirkung zwischen den Riesenatomen und einem neuartigen Molekültyp zu untersuchen. Diese Experimente wurden an ultrakalten Atomen durchgeführt. Zur Erzeugung von ultrakalten Atomen sind aufwändige Vakuumapparaturen notwendig, um die Atome von jeglichem Kontakt mit der Außenwelt abzuschirmen. Die Atome werden dann mit Laserstrahlen und starken Magnetfeldern festgehalten und sehr nahe an den absoluten Nullpunkt gekühlt. Diese komplexen Aufbauten sind jedoch schwer anwendbar. Gesucht sind daher kompakte, leicht handhabbare Systeme, die leicht zu skalieren sind und mit den aktuellen Techniken in Serie produziert werden können.

Bewährte Technik neu genutzt
Die Technik zur Mikrostrukturierung von Glas ist inzwischen weit fortgeschritten und wird zum Beispiel zur Fertigung von Flachbildschirmen eingesetzt. Um sie nutzen zu können, muss aber erst das Verhalten von Rydbergatomen in der Nähe von Glasoberflächen untersucht werden. Würden die empfindlichen Riesenatome durch das Glas in der Nähe stark gestört werden, wäre keine Informationsverarbeitung mehr möglich. Der Arbeitsgruppe am 5. Physikalischen Institut der Uni Stuttgart ist es nun gelungen, die Wechselwirkung von Rydbergatomen mit Glaswänden zu untersuchen. Sie schlossen Atome des Alkalimetalls Rubidium zwischen zwei Glaswänden im Abstand von weniger als einem Mikrometer ein und bestimmten die Energieverschiebungen mit einem kohärenten Verfahren, das sehr empfindlich auf Informationsverlust reagiert. Sie stellten fest, dass verschiedene Zustände unterschiedlich stark in Wechselwirkung mit den Wänden stehen und identifizierten sogar einen bestimmten Zustand, der nahezu unbeeinflusst von den Wänden blieb. Es ist also prinzipiell möglich, Rydbergatome mit Strukturen aus Glas für die Quanteninformationsverarbeitung zu kombinieren.
*) Originalveröffentlichung: Harald Kübler, James P. Shaffer, Thomas Baluktsian, Robert Löw, Tilman Pfau: Coherent excitation of Rydberg atoms in micrometre-sized atomic vapour cells, Preprint-Version: http://arXiv.org/abs/0908.0275. Die Arbeit wurde von der Landesstiftung Baden-Württemberg sowie der Alexander von Humboldt Stiftung unterstützt.
Weitere Informationen bei Prof. Tilman Pfau, 5. Physikalisches Institut, Tel. 0711/685-68025, e-mail: t.pfau@physik.uni-stuttgart.de,

http://www.pi5.uni-stuttgart.de

Ursula Zitzler | idw
Weitere Informationen:
http://arXiv.org/abs/0908.0275
http://www.pi5.uni-stuttgart.de

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: 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,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

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

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

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

27.04.2017 | Informationstechnologie