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 und Forschungsgruppenleitern.

Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Ein verschränkter Atom-Licht-Zustand realisiert ein paradoxes Gedankenexperiment Erwin Schrödingers

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Lichtblitze aus dem Plasmaspiegel

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Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik und der Harvard-Universität, Cambridge, USA, kooperieren in neuem Forschungszentrum zur Quantenoptik

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Elektrischer Strom im Rekordtempo

Max-Planck-Wissenschaftler erzeugen mit ultrakurzen Laserpulsen die schnellsten jemals gemessenen elektrischen Ströme in Festkörpern

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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.

Elektronen halten die Welt zusammen. Wenn in chemischen Reaktionen neue Substanzen entstehen, spielen sie die Hauptrolle. Und auch in der Elektronik stellen sie die Protagonisten. Ferenc Krausz, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, und seine Mitarbeiter lichten die rasanten Bewegungen der Elektronen mit Attosekundenblitzen ab und schaffen so die Basis für neue technische Entwicklungen.

Viele Rätsel können Physiker lösen, indem sie genauer und sorgfältiger messen. Doch Randolf Pohl und seine Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching haben mit ihren präzisen Messungen des Protonenradius ein Problem erst geschaffen. Denn ihr Wert weicht stark von dem bisher geltenden ab. Der Unterschied könnte auf Lücken in dem Bild deuten, das sich Physiker von der Materie machen.

Assistenz des Verwaltungsleiters (m/w/d) 50%

Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching 25. Februar 2019

Quantenelektrodynamik und die Größe des Protons

2019 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

2018 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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Mit Quantengasmikroskopen der Supraleitung auf der Spur

2017 Groß, Christian

Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Supraleiter ermöglichen verlustfreien Energietransport dank ihres verschwindenden elektrischen Widerstands unterhalb einer gewissen Temperatur. Technologisch besonders großes Potenzial versprechen sogenannte Hochtemperatur-Supraleiter, deren Sprungtemperatur bereits durch Kühlung mit flüssigem Stickstoff erreicht werden kann. Die theoretischen Grundlagen der Hochtemperatur-Supraleitung sind allerdings bis heute nicht vollständig verstanden. Hier versprechen Quantensimulatoren weiterzuhelfen, wie sie von Wissenschaftlern der Abteilung „Quanten-Vielteilchensysteme“ realisiert werden.

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Verschränktheit und topologische Ordnung in komplexen Quantensystemen

2017 Schuch, Norbert

Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Komplexe Systeme können sich auf vielfältige Weise ordnen. Während sich Ordnung in konventioneller Materie durch lokale Eigenschaften des Systems verstehen lässt, weisen stark wechselwirkende Quantensysteme eine sogenannte topologische Ordnung auf, bei der sich die Quantenkorrelationen des Systems, genannt Verschränktheit, global organisieren. Methoden aus der Quanteninformationstheorie erlauben es, die Verschränktheitsstruktur dieser Systeme dennoch lokal zu modellieren, was eine Vielfalt von Anwendungen in der Untersuchung und Klassifikation topologisch geordneter Systeme erschließt.

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Ultrakalte Moleküle

2016 Rempe, Gerhard; Glöckner, Rosa

Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Moleküle haben faszinierende Charakteristika wie eine Vielzahl von internen Zuständen, eine ungewöhnliche Wechselwirkung oder interessante chemische Eigenschaften. Bei extrem tiefen Temperaturen dominieren quantenmechanische Effekte, die neue Perspektiven z. B. für die Simulation von komplexen Quantensystemen oder die Erzeugung neuer Materiephasen eröffnen. Um diese Temperaturen im Experiment zu erreichen, müssen geeignete Methoden entwickelt werden, um Moleküle einzufangen und abzukühlen sowie ihre internen Zustände zu manipulieren.

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