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Experimentelle Demonstration Quantenchaotischer Sensoren

01/07/2020 to 30/06/2022

Quantensensoren benutzen quantenmechanische Effekte wie Verschränkung oder quantenmechanische
Interferenz, um physikalische Größen präziser zu messen als klassisch möglich. Mittels detaillierter
theoretischer Untersuchungen und numerischen Simulationen zeigten wir soweit, dass die Empfindlichkeit
von Quantensensoren in bestimmten Parameterbereichen deutlich gesteigert werden kann, wenn diese
durch externes Treiben in einem Bereich betrieben werden, der als Quantenchaos bezeichnet wird. Dies
ist ein Bereich, in dem sich ein sehr viel größeres, klassisches System mit den gleichen Parametern
chaotisch verhalten würde. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf Magnetfeldsensoren basierend auf
Alkalidämpfen gelegt. Die Simulationen zeigten, dass diese durch Treiben mittels kurzer Laserpulse in das
quantenchaotische Regime gebracht werden können, und prinzipiell eine Empfindlichkeit jenseits des
aktuellen Weltrekordniveaus erreicht werden können sollte. Im jetzigen Vorhaben soll das Prinzip der
Quantenchaotischen Sensoren am Beispiel solcher Magnetfeldsensoren experimentell verifiziert werden,
und eine Steigerung der Empfindlichkeit aufgrund des chaotischen Treibens mit Laserpulsen im Vergleich
zu dem Standardbetrieb ohne solches Treiben experimentell nachgewiesen werden.