Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Die Erforschung der Quantenwelt mit Laserlicht ist das zentrale Thema am Max-Planck-Institut für Quantenoptik. Mit aufwendigen Aufbauten aus vielen optischen Komponenten wie Spiegeln und Linsen schaffen es die Physiker, Systeme aus Quantenteilchen bis hin zu einzelnen Atomen oder Molekülen einzufangen und zu manipulieren. Sie legen dabei die Basis für künftige Quantencomputer, gewinnen aber auch Einblicke in neuartige und exotische Zustände von Quantenmaterie. Durch die Erzeugung ultrakurzer und hochintensiver Lichtblitze können sie die Bewegung von Elektronen in Atomen beobachten und steuern. Diese Experimente ebnen den Weg für extrem schnelle Elektronik und neuartige Strahlungsquellen für die medizinische Diagnostik und Therapie.

Kontakt

Hans-Kopfermann-Str. 1
85748 Garching
Telefon: +49 89 32905-0
Fax: +49 89 32905-200

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat mehrere International Max Planck Research Schools (IMPRS):

IMPRS on Advanced Photon Science
IMPRS for Quantum Science and Technology

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren bzw. Direktorinnen und in den Forschungsgruppen.

Eine neue Methode, um Gase aus polaren Molekülen bis nahe dem absoluten Nullpunkt abzukühlen, ebnet den Weg, um Quanteneffekte exotischer Materieformen zu untersuchen

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Forschende haben die Funktion eines zentralen Bauteils verbessert

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Zwölf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler freuen sich über hohe Fördergelder

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Ein neuer Ansatz, um Antimaterie in kosmischer Strahlung aufzuspüren

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Ein besseres Verständnis, was beim Abtasten von Lichtfeldern passiert, könnte die Empfindlichkeit der Messung erhöhen

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Je kleiner das Forschungsobjekt, desto aufwendiger die Apparatur: Ein solches Gewirr aus bunten Glasfaser- und schwarzen Stromkabeln, aus Lasern, zahlreichen Spiegeln und anderen optischen Instrumenten ist nötig, um einzelne Atome zu handhaben.

Sie sollen Probleme lösen, an denen heute sogar die besten Computer scheitern. Mit dieser Erwartung investieren Regierungen, aber auch private Geldgeber massiv in die Entwicklung von Quantencomputern. Was die Rechner in den kommenden Jahren tatsächlich leisten können, erforscht das Team von Ignacio Cirac, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching. Demnach werden sich wohl nicht alle Hoffnungen so bald erfüllen.

Die Attacken von Hackern dürften durch neue Techniken immer grössere Schäden anrichten. Doch zumindest die Übertragung von Daten könnte sicherer werden - durch Quantenkommunikation. Daher arbeiten Forschende weltweit an den physikalischen Grundlagen und technischen Modulen. Das Team von Gerhard Rempe am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching will noch mehr: Quantencomputer vernetzen.

Es ist nicht mehr als eine winzige Asymmetrie zwischen der Materie und ihrem Spiegelbild, der Antimaterie, die zu einem Materieüberschuss im Universum führte. Ihr verdanken wir unsere Existenz.

Gravitationswellen gehören zu den spektakulären Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie von 1915. Aber erst ein halbes Jahrhundert später versuchte der Physiker Joseph Weber sie aufzuspüren. Anfang der 1970er-Jahre stiegen auch Max-Planck-Wissenschaftler in dieses Forschungsfeld ein und entwickelten Detektoren der zweiten Generation. Dank der Vorarbeiten dieser Pioniere blieben die Wellen in der Raumzeit keine Hirngespinste: Im September 2015 gingen sie endlich in die Falle.

Die moderne Quantenphysik wartet mit einigen Verheißungen auf: Quantencomputer und -simulatoren sollen blitzschnell riesige Datenmengen durch forsten, die Entwicklung neuer Medikamente beschleunigen oder die Suche nach Materialien etwa für die Energietechnik erleichtern. Ignacio Cirac, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, trägt mit seiner Forschung dazu bei, diese Versprechen einzulösen.

Elektrotechniker/in (m/w/d) als Hardwareentwickler für Analogelektronik und Schaltungsdesign
 

Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching 16. November 2022

Mitarbeiter*in / Logistiker*in für die Warenannahme (m/w/d)
 

Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching 15. November 2022

Drittmittelreferent/in (m/w/d)
60%-80%
 

Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching 14. November 2022

Mitarbeiter/in Recruiting (m/w/d) 75%-100%

Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching 14. November 2022

Quantencomputer und klassischer Computer Hand in Hand

2021 Cirac, Juan Ignacio

Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Quantencomputer wecken Hoffnung auf die Entdeckung neuer Materialien oder die Simulation komplexer Naturprozesse. Erste Prototypen existieren, doch die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen. Quantenalgorithmen, die dynamische Vielteilchensysteme effizienter berechnen können als klassische Algorithmen, sind bereits seit längerem bekannt – keine jedoch für statische Systeme. Nun aber hat unsere Gruppe Algorithmen entwickelt, die dies besser können als jeder Supercomputer. Bei der Anwendung ihrer beiden Algorithmen arbeiten klassische Computer und Quantencomputer Hand in Hand.

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Bilder magnetischer Polaronen im Quantensimulator

2020 Koepsell, Joannis; Vijayan, Jayadev; Sompet, Pimonpan; Grusdt, Fabian; Hilker, Timon A.; Demler, Eugene; Salomon, Guilllaume; Bloch, Immanuel; Gross, Christian

Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Mehr als 30 Jahre nach der Entdeckung von Hochtemperatur-Supraleitern sind deren grundlegende Mechanismen immer noch nicht vollständig verstanden. Mehr Wissen wäre jedoch wichtig, um supraleitende Materialien bei Raumtemperatur zu finden, die Strom verlustfrei transportieren können. Unsere Gruppe versucht,  dieses Rätsel mit Hilfe eines speziellen Quantensimulators zu lösen. Kürzlich kam es zu einem Durchbruch: die allerersten hochaufgelösten Fotos von einzelnen magnetischen Polaronen. Sie stehen im Verdacht, maßgeblich an der Supraleitung beteiligt zu sein.

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Molekülreaktionen auf Nanopartikeln

2019 Kling, Matthias; Bergues, Boris; Rupp, Philipp

Quantenphysik Teilchenphysik

Licht-Materie-Wechselwirkungen bestimmen in unserem Alltag fundamentale Vorgänge: von der Lichtstreuung an Molekülen und Partikeln in der Atmosphäre, die dem Himmel seine Farbe verleiht, bis hin zu lebenswichtigen biologischen Prozessen wie der Photosynthese. Sie alle basieren auf ultraschnellen Ladungsbewegungen im Femto- bis Attosekundenbereich, das sind Millionstel bis Milliardstel einer Milliardstel Sekunde. Um diese Prozesse zu studieren, schaffen wir Lichtpulse, die ebenso kurz sind. Jetzt haben wir sie benutzt, um an Nanoteilchen Reaktionen auszulösen und diese zu erforschen.    

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Quantenelektrodynamik und die Größe des Protons

2018 Udem, Thomas

Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Durch sehr genaue Messungen am Wasserstoffatom und dem Vergleich mit den theoretischen Vorhersagen im Rahmen der Quantenelektrodynamik lässt sich der Radius des Protons am genauesten bestimmen. Allerdings waren die auf diese Weise ermittelten Werte widersprüchlich, was auf unbekannte physikalische Effekte hindeutetet. Jetzt haben Arbeiten am Max-Planck-Institut für Quantenoptik gezeigt, dass die Diskrepanzen wohl auf Messfehler in früheren Daten zurückzuführen sind.

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Quantengatter für Photonen

2017 Dürr, Stephan

Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Quantenkryptographie ermöglicht heute bereits abhörsichere Kommunikation, ist aber mit bestehender Technologie auf Entfernungen unter 100 km limitiert. Ein Quantenrepeater, der ein Signal verstärkt, könnte dieses Problem im Prinzip lösen, ist aber leider noch nicht realisiert worden. Wir verfolgen zwei verschiedene experimentelle Ansätze, um ein Quantengatter für Photonen zu bauen, das als essentieller Baustein für einen Quantenrepeater benötigt wird.

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