Osnabrück 2002 – scientific programme

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A: Atomphysik

A XXI: HV XXI

A XXI.1: Invited Talk

Friday, March 8, 2002, 12:20–13:00, HS 22/B01

Spin Resonanz mit gespeicherten Ionen — •Ch. Wunderlich — Institut für Laser-Physik, Universität Hamburg

Elektrodynamisch gespeicherte Ionen sind ideal geeignet, grundlegende Fragen der Quantenmechanik, z. B. verbunden mit Verschränkung, Dekohärenz und Quanten-Informationsverarbeitung (QIV), zu untersuchen. In solchen Experimenten werden interne und externe Freiheitsgrade der Ionen üblicherweise durch Einstrahlen von Laserlicht gekoppelt.

Wir konnten zeigen, dass in einer Paul-Falle mit zusätzlichem Magnetfeldgradienten ein neuer Kopplungsterm zwischen Ionen auftritt - analog der Spin-Spin-Kopplung in Molekülen, die für Kernspinresonanz-Experimente genutzt werden - und damit die Kontrolle des Quantenzustands mehrerer Ionen auch mit langwelliger Strahlung (z. B. im Mikrowellenbereich) möglich ist [1]. Eine in einer linearen Paul-Falle gespeicherte Kette von N Ionen kann somit als N-Qubit Molekül mit einstellbarer Kopplungskonstante betrachtet werden.

Es werden Experimente mit einzelnen ¹⁷¹Yb⁺ Ionen vorgestellt, wobei zwei Hyperfein-Zustände des elektronischen Grundzustands als Qubit dienen. Die Zustandsbestimmung von Qubits ist ein grundsätzliches Problem der Quantenmechanik und wichtig für die QIV. Wir führen eine selbstlernende Zustandsschätzung an identisch präparierten Qubits durch, d. h. die Messbasis wird während einer Mess-Sequenz abhängig von den vorherigen Ergebnissen gewählt [2].

[1] F. Mintert, Ch. Wunderlich, Phys. Rev. Lett. 87, 257904 (2001). Ch. Wunderlich in Laser Physics at the Limit, Springer, S.261 (2001).

[2] Th. Hannemann et al., quant-ph/0110068.