Bose-Einstein-Kondensate aus Licht in Gitterpotentialen als Quelle für die satellitengestützte Quantenkommunikation - BESQ2

Abstract

Im Rahmen des Projektvorhabens konnte mittels einer Methode zur permanenten Oberflächenstrukturierung von hochreflektiven Spiegeln die Thermalisierung und Bose-Einstein Kondensation von Licht in den Grundzustand eines vierfach aufgespaltenen Grundzustands in einem Quantenring demonstriert werden. Dieser Zustand wird in einem farbstoffgefüllten Mikroresonator durch vier nah beieinander liegende, in einem Quadrat angeordnete, Mulden auf der Spiegeloberfläche gebildet, wodurch es zu einer Hybridisierung der lokalisierten Zustände pro Mulde kommt. Um in einem solchen Gitterpotential für Photonen verschränkte Zustände zu erzeugen, wurden Arbeiten zur Realisierung einer effektiven Photonenwechselwirkung, basierend auf kaskadierten Frequenzkonversionsprozessen in einem externen, nichtlinearen Resonator durchgeführt. Eine Phasenverschiebung der Pumpwelle, als charakteristisches Zeichen einer effektiven Wechselwirkung, konnte nachgewiesen werden. Weitere Arbeiten zur präzisen Kontrolle dieser Phasenverschiebung, insbesondere um den externen Resonator im Einmodenbetrieb zu stabilisieren, wurden durchgeführt. Eine kollineare Pumpanregung der Farbstoffmoleküle, um den experimentellen Aufbau kompakter zu gestalten, wurde implementiert. Über eine alternative Methode zur Potentialstrukturierung, indem eine Polymerstruktur auf die Spiegeloberfläche aufgedruckt wird, konnte die Thermalisierung und Bose-Einstein Kondensation von Licht in einer eindimensionalen harmonischen Falle nachgewiesen werden.