Diplomarbeit Christian Hauswald

Zusammenfassung und AusblickDie geringe Temperatur der Atome im atomaren Springbrunnen ermöglicht es außerdem,einen Teil dieser Atome nach einer Flugzeit von τ G ≈ 0,5 s wieder am Ausgangspunktder Parabelbahn in der magneto-optischen Falle einzufangen, so dass mit dieser Methodeeine Möglichkeit besteht, den atomaren Springbrunnen, durch Anpassung der Justageder Kühlstrahlen und des Kompensationsfeldes, bezüglich Temperatur und Stabilität inZukunft weiter zu verbessern.AusblickIn naher Zukunft könnte eine Kontrolle der Frequenzen der akustooptischen Modulatoren(AOM) mit Hilfe des beschriebenen Direct-Digital-Synthesis-Systems die Qualität des atomarenSpringbrunnens weiter verbessern, da die AOM-Treiber mit Frequenzschwankungenvon bis zu 30 kHz zur Zeit die Genauigkeit der Startgeschwindigkeit der Wolke limitieren.Außerdem findet zur Zeit eine Umrüstung der Sättigungsspektroskopie-Einheiten auf einefasergekoppelte Version statt, was die Frequenzstabilisierung der Lasersysteme unabhängigvon Änderungen des Strahlweges der Laser macht und somit Langzeitdrifts der Frequenzunterbinden kann. Auch ein Austausch der Kompensationsspulen, mit dem Ziel einer besserenErfüllung der Helmholtz-Konfiguration und damit eines homogeneren Magnetfeldes,könnte sich als Vorteil erweisen. Des Weiteren ist geplant den Rückpumpstrahl divergentin die MOT-Kammer einzustrahlen, um in einem größeren, räumlichen Bereich, welcheraußerdem mit den Kühlstrahlen überlappt, Rückpumpleistung zur Verfügung zu stellen.Die nächsten Schritte des Resonator-QED-Experiments sehen das Einsetzen des Flaschenresonatorsin die Resonatorkammer und dessen aktive Frequenzstabilisierung relativ zumAbfrage-Laser im Vakuum vor. Daraufhin kann wie in Kapitel 2 beschrieben, nach Ereignissengesucht werden, welche eine starke Kopplung der Rubidium-Atome an die Resonatormodezeigen. Ist dies erreicht, ließe sich im Prinzip ein einzelnes Atom dazu verwenden,Licht von einer Koppelfaser des Resonator in die andere Koppelfaser zu schalten und damiteinen der Vorteile des Flaschenresonators auszunutzen, welcher gleichzeitig von zweiKoppelfasern erreicht werden kann.Mit Hilfe der starken Kopplung zwischen einem Atom und dem Lichtfeld des Flaschenresonatorskann in diesem Experiment langfristig außerdem die Wechselwirkung zwischenzwei Photonen studiert werden, wobei ein einzelnes Atom als nichtlineares Medium zurVermittlung der Wechselwirkung genutzt werden soll [78]. Da dies aufgrund der sehr hohenEin- und Auskoppeleffizienzen in den Resonator auch auf Basis von einzelnen Photonenmöglich ist, bildet das Resonator-QED-Experiment einen wichtigen Fortschritt hin zu einerEntwicklung eines rein optischen logischen Quantengatters, welches Anwendung unteranderem in der optischen Quanten-Informationsverarbeitung findet [79].86