61
Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, Oxford Woodgate Elementary atomic Structure,Oxford Foot Atomic Physics, Oxford Friedrich Theoretische Atomphysik, Springer Demtröder Laserspektroskopie, Springer 1. Atomstruktur 1.1 Diracgleichung, Elektronenspin und Feinstruktur 1.2 Lamb Shift 1.3 Hyperfeinstruktur und Zeeman Effekt 1.4 Übergänge und Auswahlregeln 1.5 Helium 1.6 Mehrelektronensysteme und Zentralfeldnäherung 1.7 Alkali Atome 1.8 Hund’sche Regeln 1.9 Rydberg Atome und Stark Effekt 1.10 Geonium 2. Atom-Licht Wechselwirkung 2.1 Zwei Niveauatom 2.2 Lichtkräfte und Laserkühlung 2.3 Drei Niveauatome und elektromagnetisch induzierte Transparenz 3.Spektroskopische Methoden und Präzisionsmessungen 4. Atom-Atom Kollisionen Streutheorie Feshbach Resonanzen 5. Ultrakalte Atome

Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, Oxford

Woodgate Elementary atomic Structure,Oxford

Foot Atomic Physics, Oxford

Friedrich Theoretische Atomphysik, Springer

Demtröder Laserspektroskopie, Springer 1. Atomstruktur 1.1 Diracgleichung, Elektronenspin und Feinstruktur 1.2 Lamb Shift 1.3 Hyperfeinstruktur und Zeeman Effekt 1.4 Übergänge und Auswahlregeln 1.5 Helium 1.6 Mehrelektronensysteme und Zentralfeldnäherung 1.7 Alkali Atome 1.8 Hund’sche Regeln 1.9 Rydberg Atome und Stark Effekt 1.10 Geonium 2. Atom-Licht Wechselwirkung 2.1 Zwei Niveauatom 2.2 Lichtkräfte und Laserkühlung 2.3 Drei Niveauatome und elektromagnetisch induzierte Transparenz 3.Spektroskopische Methoden und Präzisionsmessungen 4. Atom-Atom Kollisionen Streutheorie Feshbach Resonanzen 5. Ultrakalte Atome

Page 2: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 3: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Lamb Shift in the optical spectrum

300 K100 K

Williams, R. C.The fine structure of H and D under varying dischargeconditions," Phys. Rev. 54, 558 (1938).

Feinstruktur ~10 GHz

Page 4: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Doppler free spectroscopy

Hänsch, T. W., I. S. Shahin, A. L. Schawlow, Optical resolution of the Lamb shift in atomichydrogen by laser saturation spectroscopyNature 235, 63 (1972)

Page 5: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 6: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Microwave Experiment by Lamb and Retherford

Lamb, W. E., and R. C. RetherfordFine structure of the hydrogen atom by a microwave methodPhys. Rev. 72, 241 (1947).

Page 7: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Milchstrasse bei 21 cm Linie im H Atom

Lebensdauer des Angeregten Zustands ~ einige Mio Jahre…Anregung thermischABER 80% d. Universums sind H Atome…21cm Linie wird nicht durch Staub absorbiert

Page 8: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

The Hydrogen Maser

1.420405751 GHz. H. M. Goldenberg, D. Kleppner, and N. F. RamseyPRL, 8, 361 (1960)

Page 9: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

H Spektroskopie

Hänsch MPQ, Garching

Page 10: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

experimentelle Ergebnisse (Spektren)experimentelle Ergebnisse (Spektren)

Page 11: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Messung der 1SMessung der 1S--2S2S--AbsolutfrequenzAbsolutfrequenz

Vergleich mit Cs-Fontänen-AtomuhrSalomon (Paris)

Differenz zu 1999:29 (57) Hz

Page 12: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Lambshift Lambshift ∆∆LLund Rydbergkonstante Rund Rydbergkonstante R∞∞

Spektroskopie an H und D auf Übergängen 1S-2S, 2S-2P, 2S-8S/8D und 2S-12D ⇒ ∆∆LL = = 8 172 840(22)kHz

RR∞∞ = 109 737.315 685 50(84) cm−1 mit relativer Genauigkeit von 7.7×10-12 !!!

Marc Christian Fischer, Dissertation der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München: „Höchstauflösende Laserspektroskopie an atomarem Wasserstoff“

Page 13: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

ZeitabhZeitabhäängigkeit fundamentaler Konstantenngigkeit fundamentaler Konstantenαα undund µµCsCs//µµBB=g=gCsCsmmee/m/mpp

Messung von fMessung von f1S1S--2S2S (d. h. Vergleich H optisch mit (d. h. Vergleich H optisch mit Cs HFS) Cs HFS) üüber lber läängere Zeit (1999,2003).ngere Zeit (1999,2003).Messung der Absolutfrequenz des Messung der Absolutfrequenz des ÜÜbergangs bergangs 5d5d10106s 6s 22SS1/21/2(F = 0) (F = 0) →→ 5d5d996s6s22 22DD5/25/2(F = 2,m(F = 2,mFF = 0) = 0) eines Hgeines Hg++--Ions in einer Falle (d. h. Vergleich HgIons in einer Falle (d. h. Vergleich Hg++

optisch (el.optisch (el.--quadr.) mit Csquadr.) mit Cs--HFS) am NIST HFS) am NIST Boulder, Colorado USA, 2 Jahre langBoulder, Colorado USA, 2 Jahre langS. Bize et al., S. Bize et al., PRL 90, 150802 (2003)PRL 90, 150802 (2003)

Page 14: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

ZeitabhZeitabhäängigkeit fundamentaler Konstantenngigkeit fundamentaler Konstanten

setzt man: und setzt man: und ::

Page 15: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 16: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 17: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 18: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Reminder: Stark map of Rubidium

electrical field (V/cm)

lase

r fre

quen

cy w

ith re

spec

t to

5 P

-leve

l (TH

z)3/

2

41P

40D

42S

n=39,l>F

42P

41D

43S

39F

40Fn=40,l>FBEC exp.

0 2010electrical field (V/cm)

623.696

623.704

0

226

453

Dn

(MH

z)

n=4041D41 D5/2

41 D3/2

623.700

0 105electrical field (V/cm)

lase

r fre

quen

cy w

ith re

spec

t to

5 P

-leve

l (Th

z)3/

2

Page 19: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Circular Rydberg atoms forquantum optics experiments

very high electric dipole matrix element on a transition between neighboring states (scalesas n squared, 1250 atomic units for the 51 to 50 transitionVery long lifetimes (30 ms): The acceleration of the electron is minimal, and hence theradiative losses as low as possibleMillimeter-wave transitions between neighboring states (51.099 GHz for the transitionbetween 51 and 50) Perfect implementation of a two level system in a weak directing electric field. No fine orhyperfine structures. Sensitive and selective detection (field ionization method): detect single atoms and determine quantum number

Haroche, Raimond, ENS

Page 20: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Preparation

Three diode lasers excite the transitions from the 5S ground state of 85Rb. Through 5P and 5D levels, the 52F level is finally reached. Lasers polarizations are chosen so that only the m=2 substate is populated. The last laser step is resonant only in zero electric field, during 2µs. An electric field is the switched on, and the population transferred to a lowlying level in the Stark manifold. A radiofrequency source excites the degeneratetransitions to the circular state in an adiabatic rapid passage process.

Page 21: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

State dependent detection

Rydberg atoms

Page 22: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Prepare single photon in cavity

Page 23: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Photon exchange with empty cavity

Page 24: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Interaction with classical field

n = 0.85 photons

Page 25: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Copy quantum state

R1,R2: prepare atomic statee.g. π/2 pulses

Copy atom state to photon state

Page 26: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Entanglement

π/2 pulse with cavity

send 2nd atom in g with π pulse

atom photon entanglement

atom atom entanglement

Page 27: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Bohr‘s Gedanken experiment

Page 28: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Modern version of Bohr‘s proposal

Page 29: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 30: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 31: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 32: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Bohr‘ experiment with circular Rydberg atoms

Page 33: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

First beam splitter

Page 34: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 35: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Cryogenic experiment!

Page 36: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 37: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Mesoskopische Quantenphysik

Tilman PfauUniversity of Stuttgart

Page 38: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 39: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Interactions make life interesting

L. Hau et al., Phys. Rev. A 58, R54 (1998).

critical behaviour densityideal Bose-gas

Interacting gas

Bose Nova

JILAMIT

superfluidity

Page 40: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

OutlineOutline

van der van der WaalsWaals blockadeblockade in in frozenfrozen RydbergRydbergmattermatterRydbergRydberg excitationexcitation of a BECof a BEC

Page 41: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Reminder: Stark map of Rubidium

electrical field (V/cm)

lase

r fre

quen

cy w

ith re

spec

t to

5 P

-leve

l (TH

z)3/

2

41P

40D

42S

n=39,l>F

42P

41D

43S

39F

40Fn=40,l>FBEC exp.

0 2010electrical field (V/cm)

623.696

623.704

0

226

453

Dn

(MH

z)

n=4041D41 D5/2

41 D3/2

623.700

0 105electrical field (V/cm)

lase

r fre

quen

cy w

ith re

spec

t to

5 P

-leve

l (Th

z)3/

2

0 1 2 3 4elektrisches Feld (V/cm)

0

20

40

60

80

100

120

14043S1/2

rela

tive

Freq

uenz

(MH

z)

Page 42: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Rydberg Rydberg interaction

ener

gy

r=x-x‘Ω

g,g

g,r

r(x '),r(x)

Simplest case: van der Waals

66( ) CV r

r= −

blockade condition

66 ( , )

c

c

C Maxrr few mµ

≈ Γ Ω

>

h

rc

11n∝

Page 43: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Rydberg Rydberg interaction

ener

gy

r=x-x‘Ω

g,g

g,r

r(x '),r(x)

blockade condition

66 ( , )

c

C Maxr

≈ Γ Ωh

rc

5

5

10c

BEC

r m

N

µ

20 100

1Kepler

BEC

r n a nmN

MOT work: Storrs, Michigan, Freiburg, Paris,…

Page 44: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Mesoscopic quantum dynamics

cr∅ <<

g gg g gg

g

g gg g gryd g

G

E?Ω

collectivestates

1 , , ,..., , , ,..., ... , , ...,

, , ...,

E g g g g g g g g gN

G g g g g

ryd ryd ryd= + + +

=0NΩ = Ω

Collective coherent time scale

Page 45: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Related mesoscopic systems: excitons in quantum dots

V

CEF

X2X

Page 46: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Related mesoscopic systems: excitons in quantum dots

1 , , ,..., , , ,..., ... , , ...,

, , ,...,

E v v v v v vc c v v vN

G v v

c

v v

= + + +

=0NΩ = Ω

Collective coherent time scale

V

CEF

Page 47: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Mesoscopic quantum dynamics

0 0g

blockaderyd

nN

nΩ = Ω Ω

Collective coherent time scale

cr∅ >

ryd

ryd

rydryd

rydryd

ryd

rydn

satrydn

t

Page 48: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

vdW blockade in thermal cloudChange density by microwave Change Ω0

Page 49: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Coherent collective excitation

Blockade time scale: 0 gnΩ ∝Ω

Page 50: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Strong blockade regime

Saturation value: 0

,0 0( )sat gN n∝ Ω

Page 51: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Simplyfied model

Assume dense packing : 6cr mµ=18π

9 3710rydn cm−=

Page 52: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Scaling behaviour of rc

606#nn meso

c

C Nr

≈ Ωh

??

Page 53: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

What about the BEC?

Page 54: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Rydberg excitation of a BEC

T>Tc

BEC

Tc

Page 55: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Rydberg excitation in a BECBEC survives Rydberg excitation

τ~100 µsec

Rydberg lifetime in BEC

Rydberg atoms survive in BEC

Note: sofar BEC just serves as a dense small well defined mesoscopic sample!but in the future exp. it can serve as a phase reference

Page 56: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

• strongly interacting Rydberg Matter• scalable mesoscopic quantum system• measured blockade radius & collective coherent scaling behaviour• first Rydberg excitation of a BEC• general technique for all quantum gases!

Next steps:• Decoherence & Coherent manybody physics• Phase sensitive measurements• Rydberg molecules? biexcitons?• Control interactions by Förster resonance• Gate operations?

Rydberg conclusion & outlook

D. Jaksch et al., PRL 85, 2208; Lukin et al., PRL 87, 037901

87Rb

780 nm

480,5 nm

n=40

5S 1/2

5P 3/2

qubitF=1

F=2 |1>

|0>

87Rb

780 nm

480,5 nm

n=40

5S 1/2

5P 3/2

qubitF=1

F=2 |1>

|0>

87Rb

780 nm

480,5 nm

n=40

5S 1/2

5P 3/2

qubitF=1

F=2 |1>

|0>

Page 57: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Hans G. Dehmelt* 9 September 1922 in Görlitz

http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/dehmelt-lecture.pdf

Page 58: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Boiling electrons by RF

Page 59: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,

Detecting Spin flipsby magnetically inducedshift of axial frequency

Page 60: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,
Page 61: Inhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker ... · PDF fileInhalt WPF FortgeschritteneAtomphysik I Literatur Budker, Kimball, deMille Atomic Physics, ... 100 K Williams,