Atome mit Laserpinzette sortiert

In dem Experiment bremste ein Team um Dr. Arno Rauschenbeutel und Professor Dr. Dieter Meschede von der Universität Bonn mehrere Cäsiumatome für etliche Sekunden soweit ab, dass sie sich fast nicht mehr bewegten. Dann wurden sie auf ein "Förderband" aus Laserstrahlen umgeladen. Das ist eine stehende Lichtwelle aus vielen Bergen und Tälern – vergleichbar mit einem Stück Wellpappe.

"In welchem Wellental die Atome genau landen, lässt sich leider nicht vorhersagen", erklärt Rauschenbeutel. Aber um mit Atomen rechnen zu können, muss man sie sehr exakt platzieren. "Sämtliche Atome auf dem Förderband müssen denselben Abstand zueinander haben", so Rauschenbeutel. "Nur dann können wir sie in einem so genannten Quantengatter kontrolliert miteinander in Wechselwirkung geraten lassen." Wenn man solche Gatteroperationen aneinanderreihen könnte, wäre man in der Lage, einfache Quantenrechnungen durchzuführen.

Die Physiker haben daher in ihrem Experiment die Atome auf dem Förderband nachträglich "sortiert". Dazu machten sie zunächst ein Foto, um deren Positionen festzustellen. Dann setzten sie das Förderband in Bewegung - und mit ihm die in den Wellentälern "eingesperrten" Cäsiumatome. Auf diese Weise transportierten sie die falsch platzierten Atome zu einer Art Laserpinzette - ein weiteres Förderband aus Laserstrahlen, das senkrecht zum Transportband steht.

"Wenn wir nun die Lichtwelle der Pinzette in Bewegung versetzen, können wir damit falsch platzierte Atome vom Transportband heben", erläutert Rauschenbeutel. "Dann fahren wir das Transportband an die gewünschte Stelle und setzen das entfernte Atom dort einfach wieder ein. Um auf diese Weise sieben Atome zu sortieren, benötigen wir etwa zwei Sekunden."

COMPAMED.de; Quelle: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn