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SFB 1227 DQ-mat

Die Vision des neuen Sonderforschungsbereichs (SFB) ist es, die Kontrolle über isolierte Atome und Moleküle (Ein-Teilchen-Systeme), die schon länger möglich ist, auf große Quantensysteme (Viel-Teilchen-Systeme) auszudehnen und deren Anwendung in der Metrologie zu erschließen. Isolierte Atome und Moleküle dienen schon lange als eines der am besten kontrollierbaren Systeme, um fundamentale Fragen der Physik zu studieren und zu beantworten. Die jüngsten Entwicklungen in der Metrologie, etwa optische Uhren mit einer Genauigkeit von 18 Stellen und Materiewellen-Interferometer, die Wellenpakete um mehrere Dezimeter trennen, demonstrieren eindrucksvoll die Kontrolle über Ein-Teilchen-Systeme. Die Ausdehnung auf große, wechselwirkende und verschränkte Quantensysteme soll es nun ermöglichen, die Genauigkeit und Auflösung von Quantensensoren signifikant zu verbessern. Neben praktischen Anwendungen kann durch hochgenaue Messungen mit optischen Uhren und Materiewellen-Interferometern der nächsten Generation voraussichtlich auch unser Verständnis der Naturgesetze überprüft werden. Dazu gehören zum Beispiel Fragen nach einer möglichen Änderung von Naturkonstanten, einer Verletzung fundamentaler Symmetrien in der Physik und der Kopplung von Quantensystemen an die Gravitation.

Expertinnen und Experten der drei beteiligten Institutionen aus den Forschungsschwerpunkten Viel-Teilchen-Physik, Quanteninformation, Gravitation, Quantengase und Metrologie arbeiten gemeinsam an der Entwicklung neuer Methoden zur Erzeugung, Manipulation und Detektion von Quantenzuständen. Die Untersuchung dieser Zustände erlaubt ein tieferes Verständnis der Quanteneigenschaften von Viel-Teilchen-Systemen. Damit widmet sich der neue SFB einer der größten Herausforderungen der modernen Physik.