Forschung

Light and Matter at the Quantum Limit

2 Forschungsbereiche

11 Research Units

23 Topical Groups

Light and Matter at the Quantum Limit

2 Forschungsbereiche

11 Research Units

23 Topical Groups

STRUKTUR

Alle Forschungsthemen unseres Konsortiums werden in den Forschungsbereichen A - Grundlagen der Metrologie und B-  Anwendungen in der Metrologie repräsentiert. Die zwei Forschungsbereiche bestehen wiederum aus Research Units, die die Grundpfeiler von QuantumFrontiers bilden. Über interdisziplinäre Topical Groups werden diese Grundpfeiler verbunden, um neue wissenschaftliche Kooperationen und Aktivitäten voranzutreiben.

Forschungsbereich A

Grundlagen der Metrologie

Fundamentale Eigenschaften von Licht, Materie und ihren Wechselwirkungen werden untersucht. Die theoretischen, konzeptionellen und ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen für Anwendungen in der Messtechnik und der Grundlagenphysik werden in fünf Research Units gelegt.

Forschungsbereich B

Anwendungen in der Metrologie

Die Anwendungsgebiete von Forschungsbreich B reichen vom Nanobereich einzelner Moleküle bis zur wahrhaft makroskopischen Größe von Gravitationswellen-Detektoren und sind in insgesamt sechs Research Units organisiert.

Research Units sind die thematisch geordneten Facheinheiten, die auf ein Thema oder physikalisches System spezialisiert sind.
Topical Groups verbinden die Research Units miteinander, um effizient und institutionsübergreifend an spezifischen Themen zu arbeiten.

DETAILS - FORSCHUNGSBEREICH A - GRUNDLAGEN DER METROLOGIE

Quanten- und Nano-Engineering des Lichts

Wir erforschen eine Reihe von Systemen von Ein-Elektronen- und Ein-Photonen-Quellen, Quantenpunkten, nanostrukturierten Spiegelschichten, nanoLEDs bis hin zu Spin-Quetschresonatoren; diese Systeme ebnen den Weg für die Manipulation von Licht im Subwellenlängenbereich, die Metrologie mit Einzelquanten und die Interferometrie mit starken nicht-klassischen Korrelationen.

  • Gedrehtes Licht
  • Einzelne Photonen
  • Kontrolle von Licht im Nanobereich
  • Quanten-Opto-Mechanik
  • Nichtklassische photonische Zustände
  • Laser-Entwicklung

 

Quanten- und Nano-Engineering der Materie

Wir schaffen Quantensysteme mit neuartigen Funktionsmerkmalen für zukünftige Präzisionsmetrologie und neue Technologien mit messtechnischen Anwendungen. Beispielsweise haben wir maßgeschneiderte Quantensysteme, wie nichtklassische Zustände von Materie und Licht, realisiert, die neue Wege zur verschränkungsunterstützten Interferometrie und zur Interferometrie unterhalb der Standard-Quantengrenze eröffnen, die jedes klassische Messschema übertrifft.

  • Kopplung von Atomen und Photonen
  • Topologische Systeme
  • Vielkörper-Quantenzustände und Transport
  • Quantenelektrische Standards
  • Nicht-klassische Zustände der Materie
  • Atom-Interferometrie

DETAILS - FORSCHUNGSBEREICH B - ANWENDUNGEN IN DER METROLOGIE

Präzisionsmessungen

Die Wissenschaftler von QuantumFrontiers sind weltweit führend in der Entwicklung von laserinterferometrischen Auslesesystemen für terrestrische und weltraumgestützte Gravitationswellendetektoren, genaue optische Uhren, Satellitengravimetrie und quantenelektrische Standards. Wir nutzen diese Expertise, um Präzisionsmessungen durchzuführen, die es uns ermöglichen, neue Physik zu erforschen und möglicherweise aufzudecken.

  • Tests der Grundlagenphysik
  • Backaction-Evading Technik
  • Quantum-Grenzwert-Interferometrie
  • Relativistische Geodäsie
  • Quantengravimetrie und Trägheitssensorik
  • Quantenberechnung und -simulation

Technologien bereitstellen

QuantumFrontiers Wissenschaftler haben neuartige Lichtquellen, Fallen im Maßstab von Ionen- und neutralen Atomchips, integrierte Photonik und Mikrofertigungstechnologien entwickelt. Wir kombinieren diese Fachkenntnisse unserer Forscher, um die Fähigkeiten von Quantensystemen für Anwendungen in der Metrologie umfassend und signifikant zu verbessern. 

  • Regionale TrapFab-Einrichtung
  • Optische Uhr-Netzwerke
  • Quantum-Sensoren
  • Laser-Gradiometer
  • Elektronenmikroskopie 
  • Optische Simulationen