Hamburg 2009 – scientific programme
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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik
Q 40: Quanteneffekte: Interferenz und Korrelationen II
Q 40.1: Talk
Wednesday, March 4, 2009, 16:30–16:45, VMP 6 HS-E
Eine Quanten-Irrfahrt in der Paulfalle — •Hector Schmitz1,2, Robert Matjeschk1, Christian Schneider1, Jan Glückert1, Axel Friedenauer1 und Tobias Schaetz1 — 1MPI für Quantenoptik, Garching — 2LMU München, Garching
Die Quantenmechanik ist reich an Phänomenen, die der Alltagserfahrung widersprechen. Dazu gehört die so genannte Quanten-Irrfahrt, (engl.: quantum random walk), die Abweichungen von den Vorhersagen klassischer Modelle zeigt und Potential für effiziente Quantenalgorithmen bereit hält.
Im Experiment stellen wir mit Hilfe eines einzelnen gefangenen 25Mg+-Ions die asymmetrische Irrfahrt entlang einer eindimensionalen Linie vor. Zwei elektronische Hyperfein-Zustände des Ions kodieren die zwei Seiten einer Quanten-Münze (Qubit); ihr „Wurf“ wird durch einen RF-Puls realisiert, der eine Superposition der Zustände |Kopf> und |Zahl> erzeugt. Eine zustandsabhängige Dipolkraft verschiebt das Ion, dessen Bewegung im harmonischen Potential der Paulfalle als kohärentes Wellenpaket beschrieben werden kann, im Phasenraum gleichzeitig nach links und rechts. Wir beobachten im dritten Schritt in Übereinstimmung mit dem theoretischen Modell die Signatur, die nur durch Interferenzeffekte erklärbar ist, da das Ion alle möglichen Pfade gleichzeitig beschreitet.
Weiterhin untersuchen wir die Umstände, die sich durch das Lamb-Dicke-Regime ergeben und zeigen einen Weg auf, die Methode auf eine größere Zahl von Schritten zu erweitern.