Zur Zeit wird in der Forschungsgruppe ein neuer experimentellen Aufbau zur Realisierung um fermionische Quanteninformationsverarbeitung geplant. Dazu werden fermionische

Lithiumatome verwendet, die mit einzelnen optischen Fallen gefangen werden. Das optische Potential für die Falle soll mit einem Laser bei 390nm erzeugt werden. Das steht im Kontrast zu bestehenden experimentellen Aufbauten an anderen Universitäten, wo typischerweise Lasern bei 1064nm verwendet werden. Unsere Wellenlänge wird damit erstmals kürzer als der 2s-2p Übergang in Lithium sein, was (1) zu einer größeren Robustheit

gegenüber Unordnung im Potential führt, (2) eine längere Kohärenzzeit (und damit Lebensdauer der gespeicherten Quanteninformation) ermöglicht, und (3) ein erhöhtes Auflösungsvermögen der projizierten Potentiale erlaubt. Diese verbesserten Eigenschaften verlangen es allerdings einen Laser bei der Wellenlänge von 390nm zu finden, dessen Qualität vergleichbar ist mit den normalerweise verwendeten Lasern bei einer Wellenlänge von 1064nm.

Die exakte Konfiguration des Lasers wurde unter Berücksichtigung der folgenden Auswahlkriterien eingeholt:

• Wellenlänge: Die Wellenlänge muss im Bereich von 390-400nm liegen. Damit sind wir weit von

dem 2s-2p Übergang bei 670nm entfernt, und auch von dem schwächeren 2s-3p Übergang bei

323nm. Das verringert spontane Emission und führt zu verbesserten Kohärenzen. Weiterhin ist

diese Wellenlänge nahe an der „magischen“ Wellenlänge für Lithium bei 401nm, so dass der AC

Stark shift minimal ist.

• Leistung: Um eine hohe Anzahl an Atomen zu fangen muss der Laser die größtmögliche

Leistung haben. Für kompetitive Experimente benötigen wir mindestens. 8 Watt optische

Leistung, was uns erlaubt ca. 100 Atome einzeln zu fangen und zu manipulieren.

• Bandbreite: Der Laser darf nur eine spektrale Mode haben, und eine kleine Linienbreite von

maximal 100kHz besitzen. Größere Linienbreiten würden die Atome aufheizen und damit die

Kontrolle über die Quanteninformation verhindern.

• Strahlprofil: Da wir ultrapräzise holographische Strahlformungstechniken anwenden, brauchen

wir einen Laser mit einem Strahlprofil hoher Güte. Die Strahlqualität muss mindestens M2<1.3

betragen.

• Polarisation: Für die weitere Kontrolle des Strahls und holographische Strahlformung mit SLM

(spatial light modulators) und DMD (digital micromirror devices) benötigen wir eine polarisierte

Lichtquelle. Der Laser muss deshalb linear polarisiert sein mit einem Polarisationverhältnis von

mindestens >20dB.

Nach unserer Recherche ist das System, der Firma Shanghai Precilasers das einzige System, welches alle für unseren Forschungsbetrieb notwendigen Anforderungen erfüllt.