Kopf der Woche: Dr. Johannes Hecker Denschlag.

„Schon als kleiner Bub habe ich mich immer nach dem ’Warum’ gefragt. Der Natur Rätsel zu entlocken ist ein extrem spannendes und dankbares Unterfangen“, begründet Dr. Hecker Denschlag seine Motivation zu forschen. „Zur Quantenoptik habe ich hingegen erst relativ spät in meiner Studienzeit gefunden. Auslöser waren zwei faszinierende Vorträge von Prof. Haroche und Prof. Rempe im Mainzer Kolloquium. Danach wollte ich auch mit Atomen und Quanten arbeiten.“

Derzeit experimentiert Dr. Hecker Denschlag an ultrakalten Lithium- und Rubidiumatomen: In einem ersten Schritt wird u. a. mittels Laserkühlung ein genau definierter Quantenzustand der Atome erzeugt. So ein Zustand ist zum Beispiel ein Bose-Einstein Kondensat oder ein Mott Isolatorzustand in einem optischen Gitter. Im Folgenden werden diese Atome auf Quantenniveau manipuliert und ihr Verhalten beobachtet. Hierbei können fundamentale physikalische Phänomene untersucht werden. „Gleichzeitig entwickeln wir auf diese Weise Technologien, die wir hoffentlich in der Zukunft für etwas Nützliches einsetzen können, wie z. B. den Bau eines „Quantensimulators“ oder „Quantencomputers““.

Eine grundlegende Fragestellung hinter solchen Experimenten ist, wie weit man die quantenmechanische Kontrolle der Atome treiben kann. „Konkret arbeiten wir z. B. momentan daran, ultrakalte Atome auf kohärente Art und Weise in ultrakalte Moleküle zu verwandeln. Dies nennt man Superchemie. Bei diesem Prozess bleibt überhaupt gar nichts mehr dem Zufall überlassen. Zu jedem Zeitpunkt ist der Atom-Molekül Zustand in allen Einzelheiten genauestens bestimmt. Weiterhin möchten wir Ideen umsetzen, wie man mit kalten Atomen Quanteninformation verarbeiten kann. Hier bauen wir zunächst mit Hilfe von Laserstrahlen ein Register für Quanteninformation. In diesem Register sitzen die Atome, die als Speicher für Quanteninformation dienen. Kontrollierte Wechselwirkungen zwischen den Atomen implementieren dann die kohärente Datenverarbeitung. Die Bedeutung der Forschungsarbeiten sei am Beispiel des Laser erklärt: Der Laser, überall gang und gäbe, ist ein höchst quantenmechanisches Instrument, das heute gar nicht mehr wegzudenken ist. In der Zukunft werden ähnliche Instrumente existieren, die nicht mehr nur auf Licht, sondern auch auf Materie basieren.

Ein laufendes Forschungsprojekt mit Rubidiumatomen von Dr. Hecker Denschlag wurde kürzlich vom American Institute of Physics als eine der Top Stories 2005 ausgewählt. „Wir haben in diesem Experiment mit optischen Mitteln einen quantenmechanischen Überlagerungszustand zwischen Atomen und Molekülen herstellen können. Die Teilchen können sich dann nicht entscheiden, ob sie Atome oder Moleküle sind. Im Jahr 2004 wurde eines unserer Experimente mit Lithiumatomen von SCIENCE in die Top 10 breakthroughs eingestuft. Im Jahr 2003 wählte uns das American Institute of Physics für die Erzeugung des ersten molekularen Kondensats in die Top Stories 2003.“

Zur Auszeichnung des American Institute of Physics lesen Sie mehr unter http://www2.uibk.ac.at/ipoint/news/uni_und_forschung/?id=274824

Zur Person:

Johannes Hecker Denschlag wurde am 29. Januar 1969 in Mainz geboren. Sein Abitur legte er 1988 am staatlichen Gymnasium Nieder-Olm als Jahrgangsbester ab. Hecker Denschlag war Student an der Universität Mainz und an der Université de Provence in Marseille. Sein Diplom erlangte er 1994 mit Auszeichnung am Institut für Kernphysik der Univerität Mainz. Hecker Denschlag dissertierte 1998 in der Gruppe um Prof. Zeilinger und Prof. Schmiedmayer am Institut für Experimentalphysik der LFU, ebenfalls mit Auszeichnung. Seit 2000 arbeitet Dr. Hecker Denschlag am hiesigen Institut für Experimentalphysik in der Gruppe um Prof. Grimm. Vergangenen November habilitierte sich Hecker Denschlag im Fach Experimentalphysik. Dr. Hecker Denschlag ist verheiratet und Vater eines Sohnes.