GiRyd im Glanz der Atome
Völlig neue Möglichkeiten für die Untersuchung von atomaren Rydberg-Wechselwirkungen eröffnen sich, wenn die Anzahl und Position von einzelnen Atomen genau definiert und kontrolliert werden können. Maßgeschneiderte Anordnungen von Atomen und steuerbare Wechselwirkungsparametern sind möglich. Darüber hinaus profitiert die Erforschung langreichweitigen Quantendynamik-Effekte zusätzlich von der Erhöhung der Anzahl von Atomen, die in defektfreien Mustern angeordnet sind.
Im Rahmen eines Projekts im DFG-geförderten Schwerpunktprogramms “GiRyd” realisieren Physiker der Technischen Universität Darmstadt große und genau kontrollierte Anordnungen einzelner Atome. Zweidimensionale Register von mehreren hundert Optischen Fallen werden durch Mikrolinsensysteme erzeugt. Jede Falle enthält höchstens ein einziges Atom. Um mögliche Defekte entfernen zu können, werden optische Pinzetten genutzt, um ein einzelnes Atom aufzunehmen und gezielt zu verschieben. Auf diese Art und Weise wurden fehlerfreie Strukturen von bis zu 111 Atomen geschaffen und damit der aktuelle Stand der Technik weltweit neu-definiert. Derzeit wird die Implementierung von kontrollierten Rydberg-Wechselwirkungen in das System verfolgt.
Das Bild zeigt den Namen unseres Schwerpunktprogramms “GiRyd” dargestellt durch das Fluoreszenzlicht einzelner Atome, die in Form von Buchstaben angeordnet wurden. Aus der stochastischen Verteilung einzelner Atome in der Startgeometrie (oberste Reihe) entsteht über mehrere Schritte der Neuanordnung (Reihen zwei und drei) letztendlich ein fehlerfreier und klar erkennbarer Buchstabe (unterste Bildreihe).
Für weitere Informationen lesen Sie die vollständige, englischsprachige Publikation in Physical Review Letters (Phys. Rev. Lett. 122, 203601 (2019)), besuchen Sie die Website der Arbeitsgruppe Birkl der Technischen Universität Darmstadt oder kontaktieren Sie Gerhard Birkl.
Verwirrt? Dann schauen Sie doch in unserer “GiRyd für Alle” Sektion vorbei und finden Sie heraus, was hinter dem Konzept Rydberg-Physik steckt!