Eine umgestülpte optische Falle
In einer Laserfalle haben Forscher Rydberg-Atome mit einer Effizienz von 90 Prozent gefangen – Fortschritte für Quantencomputer und Terahertz Imaging möglich.
Hoch angeregte Rydberg-Atome blasen sich bis auf die 1000-fache Größe ihrer Gegenstücke im Grundzustand auf. Sie sind beinahe ionisiert, Elektronen, die sie gerade eben noch erreichen sind an sie gebunden. Eine effiziente Speicherung der Atomriesen ist für ihre technische Anwendung unverzichtbar.
Abb.: Schnell stülpen die Forscher aus Michigan ihr optisches Gitter um. So können die Rydberg-Atome der Falle kaum entkommen. (Bild: S. Anderson)
Eine solche Speicherung ist Forschern an der University of Michigan in Ann Arbor nun gelungen: Sie nutztent gegenläufige Laserstrahlen, um ein optisches Gitter aufzuspannen. Diese Struktur aus energetischen Hügeln und Tälern ähnelt im Aufbau einem Eierkarton. Werden die Rydberg-Atome in eines der Potentialtäler gebracht, können sie dieses nicht ohne weiteres verlassen.
Die Physiker aus Michigan haben einen neuen Weg entwickelt, die Effizienz von Rydberg-Fallen um das zehnfache zu erhöhen. Um Rydberg-Atome zu speichern, müssen sie zunächst gekühlt werden. Durch die Laserkühlung, die dazu verwendet wird, landen die Atome aber vorwiegend auf den Potentialhügeln – wo sie nicht besonders lange bleiben.
Die Forscher haben nun einen Weg gefunden, das optische Gitter, auf dem die riesenhaften Atome tanzen, blitzschnell umzustülpen. Der Inversions-Prozess ist derart fix, dass die Atome keine Zeit haben zu entwischen. Sie landen in den Potentialtälern, wo sie gefangen bleiben.
Bis zu einer hundertprozentigen Effizienz der Methode, die für eine Anwendung von Rydberg-Atomen in der Technik nötig ist, gibt es noch viel zu leisten. Dann aber könnten die Riesenatome Quantencomputern auf die Sprünge helfen, oder am Flughafen in Terahertz-Scannern zum Einsatz kommen.
U. Michigan / P. Hummel
