Exzitonen im Festkörper

Hermann Haken

Egon Gutsche

CHARLES KITTEL

Gregor Pieplow, Cem Güney Torun, Tim Schröder

Ein Quantenelektrometer auf Basis eines Zinn‐Defekts in Diamant ermöglicht einen neuen Blick in die verborgene Dynamik von Ladungsprozessen im Festkörper. Es zeigt mit atomarer Präzision, wie einzelne Elektronen im Kristall elektrische Felder formen und wie diese sich verändern.

Christian Novotny

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Vorbereitungen um zwei vielversprechende Quantencomputer Kandidaten zu vereinen, auf der einen Seite ultra-kalte Atome und andererseits Quantenbits im Festkörper. Solche Festkörper Elemente, wie beispielsweise supraleitende coplanare Wellenleiter Resonatoren, können sehr schnell Information verarbeiten, haben allerdings den Nachteil einer sehr kurzen Kohärenzzeit. Dem gegenüber gestellt haben ultra-kalte Atome bzw. Bose-Einstein Kondensate eine lange Kohärenzzeit von bis zu mehreren Sekunden, sind aber langsam in der Informationsverarbeitung. Durch eine starke Kopplung zwischen diesen Systemen ist es möglich ein Gerät mit schnellem Ansprechverhalten und langer Kohärenzzeit zu realisieren. Ein magnetischer Transport von Ensembles von Rubidium 87 Atomen ins Innere eines 4K-Kryostaten wurde entwickelt um die ultra-kalte Atomwolke an einen supraleitenden Mikrowellen Resonator zu koppeln. Im inneren des Kryostaten wurden die Atome in eine Quadrupol-Ioffe Falle geladen, welche ein weiteres Kühlen mittels Verdampfungskühlen und damit Bose-Einstein Kondensation möglich macht. Während dieser Arbeit wurden Teile der verwendeten Vakuum-Aperatur aufgebaut, Spulen wurden geplant und gebaut, das Lasersystem für die Laserkühlung in einer magneto-optischen Falle wurde teilweise aufgebaut und optimiert und Programme für die Experimentsteuerung wurden erstellt. Bis zu 7 x 10 7 Atome konnten im Kryostaten in einer Quadrupol-Falle nachgewiesen werden und Atome wurden erstmalig in eine Quadrupol-Ioffe Falle im Inneren eines Kryostaten geladen.