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Quanten-Algorithmen bringen Ionen zum Stillstand

Quanten-Algorithmen bringen Ionen zum Stillstand

© PTB
Ungleiche Partner werden gekühlt: Ein einzelnes Beryllium-Ion (violett, links) und ein einzelnes hochgeladenes Argon-Ion (blauweiß, rechts) werden von verschiedenen Seiten mit Lasern beschossen und nahezu zum völligen Stillstand gebracht.

Entscheidendes Hindernis auf dem Weg zu noch genaueren optischen Atomuhren beseitigt

Laserstrahlen können nicht nur erhitzen, sondern auch kühlen. Das ist unter Physikerinnen und Physikern, die sich der Präzisionsspektroskopie oder der Entwicklung optischer Atomuhren verschrieben haben, nichts Neues. Aber neu ist die extrem geringe Temperatur, die Forschende an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) an diesen speziellen Forschungsobjekten erreicht haben: Noch nie zuvor waren hochgeladene Ionen auf nur 200 µK heruntergekühlt worden. Das gelang den Teammitgliedern, indem sie ihre etablierten Methoden der Laserkühlung an gekoppelten Ionen mit Methoden aus dem Bereich des Quantencomputing verbanden: Quanten-Algorithmen sorgten dafür, dass Ionen, die sich dafür eigentlich zu unähnlich sind, nun doch gemeinsam heruntergekühlt werden konnten. Damit rückt eine optische Atomuhr mit hochgeladenen Ionen näher, die noch genauer werden könnte als andere optische Atomuhren. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe von Physical Review X publiziert.

Weitere Informationen auch auf der Webseite der PTB.