Direkte Frequenzkamm-Spektroskopie mit Quantenlogik

Bislang unerreichte Genauigkeiten in der optischen Spektroskopie wurden unlängst durch Fortschritte im Bereich der Laserkühlung, der atomaren Zustandspräparation und der optischen Frequenzmetrologie während der letzten Jahrzehnte ermöglicht. Dadurch wurden handliche Experimente zu Tests fundamentaler physikalischer Theorien mit Atomen möglich, die mit diesen Techniken manipulierbar waren. Im vorliegenden Antrag schlagen wir optische Spektroskopieexperimente an atomaren und molekularen Spezies mit interessanten spektroskopischen Eigenschaften vor, die der Präzisionsspektroskopie bislang verschlossen waren, da sie keine geeigneten Übergänge für Laserkühlung, Zustandspräparation und Detektion besitzen. Indem wir Techniken zur direkten Frequenzkamm Spektroskopie mit Methoden aus der Quantenlogik kombinieren, können wir Absolutfrequenzmessungen an zuvor unerreichbaren Atomen und Molekülen mit komplizierter Niveaustruktur durchführen, die --- gefangen in einer Ionenfalle --- in den internen und externen Grundzustand gekühlt wurden. Die Flexibilität dieses Ansatzes wird es uns ermöglichen verschiedene Spezies mit dem Ziel zu untersuchen, heutige Grenzwerte fundamentaler Konstanten und ihrer zeitlichen Änderung zu verbessern. Eine Erweiterung dieser Ideen für Neutralatome werden wir in einem Experiment zur kohärente Neutralatom/Ion Wechselwirkung untersuchen. Die Realisierung eines Quantengatters zwischen einem neutralen Atom und einem Ion würde es uns nicht nur erlauben Spektroskopie mittels Quantenlogik an Neutralatomen durchzuführen, sondern auch neue Wege zu einem skalierbaren Quantencomputer aufzuzeigen.

Bislang unerreichte Genauigkeiten in der optischen Spektroskopie wurden unlängst durch Fortschritte im Bereich der Laserkühlung, der atomaren Zustandspräparation und der optischen Frequenzmetrologie während der letzten Jahrzehnte ermöglicht. Dadurch wurden handliche Experimente zu Tests fundamentaler physikalischer Theorien mit Atomen möglich, die mit diesen Techniken manipulierbar waren. Im vorliegenden Antrag schlagen wir optische Spektroskopieexperimente an atomaren und molekularen Spezies mit interessanten spektroskopischen Eigenschaften vor, die der Präzisionsspektroskopie bislang verschlossen waren, da sie keine geeigneten Übergänge für Laserkühlung, Zustandspräparation und Detektion besitzen. Indem wir Techniken zur direkten Frequenzkamm Spektroskopie mit Methoden aus der Quantenlogik kombinieren, können wir Absolutfrequenzmessungen an zuvor unerreichbaren Atomen und Molekülen mit komplizierter Niveaustruktur durchführen, die - gefangen in einer Ionenfalle - in den internen und externen Grundzustand gekühlt wurden. Die Flexibilität dieses Ansatzes wird es uns ermöglichen verschiedene Spezies mit dem Ziel zu untersuchen, heutige Grenzwerte fundamentaler Konstanten und ihrer zeitlichen Änderung zu verbessern. Eine Erweiterung dieser Ideen für Neutralatome werden wir in einem Experiment zur kohärente Neutralatom/Ion Wechselwirkung untersuchen. Die Realisierung eines Quantengatters zwischen einem neutralen Atom und einem Ion würde es uns nicht nur erlauben Spektroskopie mittels Quantenlogik an Neutralatomen durchzuführen, sondern auch neue Wege zu einem skalierbaren Quantencmoputer aufzuzeigen.