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Eine Quantenpumpe für ultrakalte Atome

22.12.2015

Ein Forscherteam um LMU-Professor Immanuel Bloch hat erstmals eine dynamische Version des Quanten-Hall-Effekts in optischen Übergittern realisiert.

Der Transport von Teilchen wird in der Regel durch einen von außen an das System angelegten Gradienten hervorgerufen, wie beispielsweise beim Fließen von Wasser auf einem Gefälle oder eines elektrischen Stroms durch das Anlegen einer Spannung. Bereits in der Antike war allerdings bekannt, dass es eine weitere Möglichkeit gibt, eine gerichtete Bewegung zu erzeugen, nämlich durch periodische Modulation eines Systems wie bei der berühmten Schraube des Archimedes, der sogenannten Schneckenpumpe. Vor mehr als 30 Jahren sagte der schottische Physiker David Thouless voher, dass ein ähnliches Phänomen auch in quantenmechanischen System auftreten sollte, das sogenannte topologische Pumpen. Einer Gruppe von Wissenschaftlern der LMU und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik unter der Leitung von Professor Immanuel Bloch ist es nun in Zusammenarbeit mit dem theoretischen Physiker Oded Zilberberg (ETH Zürich) erstmals gelungen, eine solche topologische Ladungspumpe in einem Modellsystem aus ultrakalten Atomen und einem optischen Gitter zu implementieren. (Nature Physics 2015) MPQ / LMU Zur Meldung beim Max-Planck-Institut für Quantenoptik