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Landesforschungszentrum OPTIMAS

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Veröffentlichung von OPTIMAS–Forscher wird hot–paper

Die STIRAP-Methode (stimulated Raman adiabatic passage), welche vor etwa 30 Jahren in der damaligen Arbeitsgruppe von OPTIMAS–Forscher Klaas Bergmann konzipiert, 1990 erstmals experimentell demonstriert und anschließend in einer Vielzahl von theoretischen und experimentellen Arbeiten weiterentwickelt wurde, hat in vielen Bereichen der Physik Anwendung gefunden. Diese Anwendungen reichen von der Atom- und Molekülphysik in die Festkörper- und Kernphysik, Quanteninformation u.v.a.m. Herausragende Bespiele sind z.B.: die Präparation ultra-kalter Moleküle, die Anregung in supraleitenden Schaltkreisen, oder die Steuerung der Propagation von Licht in Systemen von gekoppelten Lichtleitern. Der Einfluss reicht bis in die Teilchenphysik, da in aktuell an der Harvard Universität laufenden Experimenten zur Bestimmung einer oberen Grenze für das elektrische Dipolmoment des Elektrons (eEDM) die obere Grenze für das eEDM durch Einsatz der STIRAP-Methode um einen Faktor 10 oder mehr gesenkt werden kann. Dadurch werden eine Reihe von Theorien der Hochenergie-Physik, wenigstens soweit deren Aussagen zum eEDM betroffen sind, falsifiziert.

Dabei erlaubt die STIRAP-Methode (nahezu) vollständigen Besetzungstransfer von einem besetzten Niveau 1 (i. d. R. der Grundzustand eines Quantensystems) in ein Niveau 3 (z. B. ein hoch liegendes Schwingungsniveau eines Moleküls) zu dem es keine, oder eine nur sehr schwache, Dipolkopplung gibt. Die Kopplung geschieht daher über einen Raman-ähnlichen Prozess über ein Niveau 2 (z. B. in einem elektronisch angeregten Zustand). Das besondere und überraschende am STIRAP-Prozess ist, dass die Laserstrahlung, durch welche die zunächst unbesetzten Niveaus 2 und 3 gekoppelt werden (meist S-Laser genannt), als erstes mit dem Quantensystem wechselwirkt. Erst wenn die Intensität des S-Lasers abnimmt steigt die Intensität der Laserstrahlung, welche Niveau 1 und 2 koppelt (meist P-Laser genannt), an.

Auf Einladung der renommierten Fachzeitschrift Review of Modern Physics ist im März 2017 ein Übersichtsartikel erschienen und wurde aufgrund seiner mittlerweile erzielten Anzahl an Zitierungen als hot paper (top 0.1 % of papers in the academic field of Physics) von Web of Science ausgewiesen:

Nikolay V. Vitanov, Andon A. Rangelov, Bruce W. Shore, and Klaas Bergmann
Stimulated Raman adiabatic passage in physics, chemistry, and beyond
https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.89.015006