Foundations and Applications of Quantum Science

Foundations and Applications of Quantum Science

Die Forschung im Rahmen des SFB F40 (FoQuS)  umfasst theoretische und experimentelle Untersuchungen auf dem Gebiet der Quantenoptik und Quanteninformation mit besonderem Augenmerk auf Fragen sowohl der Grundlagen als auch auf Anwendungen der Quantenphysik. Während der zurückliegenden vierzehn Jahre hat das Konsortium gelernt, immer komplexere Quantensysteme zu beherrschen. Daher wird die beabsichtigte Forschung auch weiterhin eine Reihe von ganz verschiedenen und zunehmend komplexer werdenden Quantensystemen für die Fragestellungen einsetzen. Die Systeme reichen von einzelnen Photonen aus parametrischer Abkonversion in Kristallen und von einzelnen Atomen, in einzelnen Fällen zusammen mit Hochfinesse-Resonatoren, über einzelne gespeicherte und Laser-gekühlte Ionen in elektrodynamischen Fallen und Ensembles von gekühlten Atomen und Molekülen in Fallen zu ultrakalten Gasen, mesoskopischen Quanten-systemen und verschiedenen Kombinationen davon.

Das Ziel des Forschungsprogramms ist die fokussierte und kollaborative Forschung an fundamentalen Fragen der Quanteninformation, zur Quantenoptik mit Atomen und Photonen sowie zu deren Anwendungen für Rechenprobleme, für die Kommunikation und für die Metrologie. Darüber hinaus ist ein generelles Ziel des SFBs, die Untersuchungen mehr und mehr in Richtung der „quanten-klassischen“ Grenze zu führen. Während die Gesetze der klassischen Physik das Verhalten großer Systeme bekanntlich beschreiben, ist es immer noch weitgehend unbekannt und kaum untersucht, wo und wie der Übergang von der quantenmechanisch zur klassisch zu beschreibenden Welt auftaucht.

Zunehmend komplexe Systeme bieten eine große Vielfalt von neuen Phänomenen und Eigenschaften, die für die Lösung technischer Fragen und Probleme eingesetzt werden können. Zum Beispiel erlaubt die Möglichkeit der Kontrolle und Manipulation größerer Register von Quantenobjekten den Bau von Quantencomputern, oder allgemeiner, von Quantenapparaten für die verbesserte Metrologie und Sensortechnologie. Während der breite Recheneinsatz von solchen Maschinen noch recht fern scheint, kann die Skalierung solcher Systeme mit Hilfe von einzelnen Quantenbausteinen, die individuell kontrollierbar sind, bereits sehr praktische Geräte liefern, wie zum Beispiel die so genannten Quanten-Repeater, fortgeschrittene Atomuhren, hochempfindliche Detektoren usw. Das theoretische Verständnis und die experimentelle Beherrschung von kleinen und mesoskopischen Quantensystemen kann dann für die Simulation von Systemen verwendet werden, die mit klassischen Rechnern nicht mehr zu bewältigen sind.

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Created by: Tracy Northup
Last modified 2013-02-01T18:17:55 by Tracy Northup