AG Quantenoptik makroskopischer Systeme

Forschung

Makroskopische Körper bilden den Grundbaustein eines jeden physikalischen Experiments,  seien es Strahlteiler, Spiegel und Wellenleiter in der Optik oder stromdurchflossene Drähte und magnetfelderzeugende Spulen zum Fangen ultrakalter Atome. In der Arbeitsgruppe Quantenoptik makroskopischer Systeme interessiert uns der Einfluß solcher Körper auf die quantenmechanischen Eigenschaften von Licht beim Durchgang durch optische Bauelemente, die zur Übertragung von Quanteninformation verwendet werden können. Nichtlineare Prozesse sind in der Lage, quantenmechanische Korrelationen (Verschränkung) aufzubauen, die andererseits von Absorptionsprozessen wieder zerstört werden können.

Schematische Darstellung der Wechselwirkung zwischen Molekülen und Oberflächen.

Atome, die sich in der Nähe von Festkörpern aufhalten, erfahren eine Kraft, deren Ursprung auf quantenmechanische Fluktuationen des elektromagnetischen Feldes zurückgeht, die vom Festkörper modifiziert werden. Diese Casimir-Polder-Kraft ist, neben den Casimir- und van der Waals-Kräften, ein Beispiel für eine rein quantenmechanische Wechselwirkung, für die es keine klassische Entsprechung gibt. Solche Kräfte wirken nur auf sehr kurzen Längenskalen (typisch sind nm für van der Waals-Kräfte und μm für Casimir-Polder-Kräfte) und sind daher für die Bindung von Atomen und Molekülen untereinander sowie mit Nanostrukturen und makroskopischen Körpern wichtig. Unsere Arbeitsgruppe untersucht den Einfluß geometrischer und elektromagnetischer Eigenschaften von makroskopischen Systemen auf diese Kräfte, was zum einen zum fundamentalen Verständnis beiträgt, andererseits aber weitreichende Möglichkeiten zur Manipulation von Atomen und Molekülen an Festkörperoberflächen eröffnet.

Lehre

Es werden Kursvorlesungen in theoretischer Physik und Spezialvorlesungen zu themenverwandten Gebieten angeboten, sowie Bachelor-, Master- bzw. Staatsexamens- und Doktorarbeiten betreut.