Subradianz und Materie-Licht-Verschränkung mit Bose-Einstein-Kondensaten in optischen Ringresonatoren

01.10.2015 bis 01.10.2018

Die Kombination von kalten atomaren Wolken mit optischen Resonatoren hoher Güte bildet ein nahezu ideales Modellsystem um fundamentale Aspekte der Atom-Licht-Wechselwirkung zu untersuchen. Im vorliegenden Projekt soll ein Ringresonator verwendet werden, dessen Linienbreite schmaler ist als die Einphoton-Rückstoßverschiebung der D2-Linie von Rubidium. Mit Hilfe eines derartig schmalen Resonators sollen kollektive subradiante Zustände erzeugt und untersucht werden. Als zweites Thema soll die resonatorinduzierte Verschränkung zwischen Atomen und Licht für verschiedenen Pumpszenarien untersucht werden. Dazu soll ein Einzelatomdetektor entwickelt werden, mit dem die (2)g-Korrelationsfunktionen für subradiante Zustände gemessen werden können. Mit dem Detektor sollen außerdem die Quantenfluktuationen in der Nähe der CARL-Schwelle beobachtet werden: Ab einer kritischen Pumpintensität steigt die Photonenstreuung stark an während die Atome verstärkt in Richtung des Pumpstrahls beschleunigt werden. Nahe dieser Schwelle bildet sich eine temporäre Atom-Licht-Verschränkung aus, die sich in nichtklassischen Korrelationsfunktionen niederschlägt. Es soll insbesondere geklärt werden, in wie weit die beobachtete Schwelle als Quantenphasenübergang interpretiert werden kann.