Quantenphysik

Laserlicht kühlt nanomechanische Objekte in den "Quantengrund-zustand“

Uschi Sorz | aus HEUREKA 5/11 vom 23.11.2011

Forschern vom California Institute of Technology (Caltech) und vom Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) an der Universität Wien ist es erstmals gelungen, ein winziges mechanisches Objekt mithilfe von Laserlicht in den kleinstmöglichen Energiezustand zu kühlen. "Wir haben es in einen Zustand versetzt, in dem es sich nach den Regeln der Quantenphysik verhält. Bisher ist das nur mit einzelnen Atomen oder Ionen gelungen“, sagt Oskar Painter, Professor für angewandte Physik am Caltech und Leiter des Projekts.

Markus Aspelmeyer, Professor für Quantum Information on the Nanoscale an der Uni Wien, beschäftigt sich schon seit einigen Jahren mit diesem Kühlverfahren. Bereits 2006 hat es seine Gruppe an mikroskopischen Sprungbrettern gezeigt, die damals erreichten Temperaturen waren aber noch weit vom Quantenregime entfernt. Ein am Caltech entwickeltes Design von mechanischen Siliziumbrücken ermöglichte es den Wissenschaftern nun, diese Laserkühltechniken zu verwenden. Zwar ist das internationale Team nicht das erste, das nanomechanische Objekte in den Grundzustand gekühlt hat, diese Arbeit ist jedoch die erste, die dazu Laserlicht eingesetzt hat.

"Die derzeitigen Entwicklungen auf dem Gebiet der Quantenphysik mit massiven mechanischen Objekten sind atemberaubend“, so Aspelmeyer. "Und diese Kooperation von Uni Wien und Caltech generiert einen einzigartigen Mix an Know-how.“

Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Sie eröffnen neue Möglichkeiten für Anwendungen wie etwa im Bereich extrem empfindlicher Sensoren als auch für grundlegende Fragestellungen im Grenzbereich zwischen Quantenphänomenen und unserer Alltagswelt.

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