A03 - Chipgroßer Quantensensor

Die zentralen Fragen des Teilprojekts leiten sich aus der Zielsetzung ab, einen tragbaren Sensor für die absolute Gravimetrie zu entwickeln, welcher Interferometrie mit Bose-Einstein-Kondensaten nutzt, die auf Atomchip-Technologie basiert und aktuellen Geräten überlegen ist:

  • Wie können Gravimeter mit Atomchip-Technologie noch kompakter hergestellt werden?
  • Sind Magneto-optische Fallen (MOT) mit einstrahligem Chip kompatibel mit einer schnellen Erzeugung von Bose-Einstein-Kondensaten (BEC) und Interferometrie?
  • Bietet das kompakte Gehäuse eine konkurrenzfähige Leistung?

Die Beantwortung dieser Fragen ist entscheidend für den Fortschritt auf dem Weg zu einem tragbaren, hochkompakten Atom-Chip-Gravimeter.

Auch nach der Demonstration einer Interferometertopologie mit signifikanter Miniaturisierung, bleibt die Verkleinerung der übrigen Bauteile eine ungelöste Aufgabe. Die Kombination der Eigenschaften eines einstrahligen 3D-MOT mit BEC-Erzeugung und Interferometrie-Fähigkeiten zu einem einstrahligen Atomchip wäre ein wesentlicher Fortschritt. Um unnötige Kompromisse bei der Funktionalität beider Elemente zu vermeiden, müssen die Gitterelemente für den MOT optimal mit einem hochwertigen Spiegel für die Interferometrie verbunden werden. Ein Erfolg würde bedeuten, dass weniger optische Fasern vom Lasersystem zum Sensorkopf benötigt werden. Damit geht eine reduzierte Komplexität des optischen Apparats sowie des Faserverteilungssystems einher, und damit eine verbesserte Robustheit, Einfachheit sowie Kompaktheit. Mehrere Viewports könnten entfallen, wodurch das Vakuumsystem vereinfacht und Größenbeschränkungen aufgehoben würden.

© Schubert/Herr
Mit einem Atomchip präparierte ultrakalte Atome werden in freien Fall gebracht, um Atominterferometrie zur Messung der Fallbeschleunigung durchzuführen. Die Forschung in A03 konzentriert sich auf neuartige Atomchips für einen Laborprototyp eines Gravimeters mit kompaktem Sensorkopf.

ZIELE VON A03 - CHIPGROßER QUANTENSENSOR

  1. die Entwicklung eines neuartigen einstrahligen Atomchips für die Quantengravimetrie,
  2. die Demonstration des modernsten BEC-Flusses auf dem neuartigen Chip, und
  3. die Implementierung eines BEC-Gravimeters mit dem neuartigen Chip.

BETEILIGTE WISSENSCHAFTLERINNEN UND WISSENSCHAFTLER

Projektleitung

Dr. Waldemar Herr
Dr. Waldemar Herr
Dr. Christian Schubert
Dr. Christian Schubert