Physik und Entwicklung von Ultrahochintensitätslasern, relativistische Laser-Plasma-Wechselwirkungen

Experimentelle und theoretische Forschung in den Bereichen Quantenoptik, Quanteninformation, Quantentechnologie und Atomphysik.

Im Terahertz-Bereich koppeln maßgeschneiderte Metasurface-Moden stark an die Schwingungsexzitationen von Glukosemolekülen und erzeugen hybride, delokalisierte Zustände von Licht und Materie – ein Beispiel für Cavity-Quantenelektrodynamik, das in unserer Gruppe für Theoretische Quantentechnologien untersucht wird.

Quantenoptische Methoden eignen sich für Tests fundamentaler Physik und sind Baustein für die Anwendung von Quantentechnologien in Sensorik und Metrologie. Die Forschungsthemen reichen von Quantengasen bis zur Atomoptik, von nichtlinearen quantenoptischen Effekten bis zur Atominterferometrie und von der Quantenmetrologie bis zur Inertialsensorik.

Unsere Forschung konzentriert sich auf die Ausnutzung nichtklassischer Lichtzustände sowohl für grundlegende Phänomene der Quantenphysik als auch für anwendungsorientierte Quantentechnologien. Dies reicht von der Erzeugung verschränkter Photonenpaare oder anderer echter Quantenzustände des Lichts bis hin zu deren Anwendung im Bereich der Quantenbildgebung und des Quantensensings. Darüber hinaus werden lasergeschriebene Wellenleitergitter als Testbett für die Grundlagenphysik und für photonische Quantum Walks dienen.

Die Forschungsprojekte der Nichtlinearen Optik & Quantenoptik beschäftigen sich mit kohärenten Licht-Materie-Wechselwirkungen zur Kontrolle von optischen Eigenschaften und Prozessen in Quantensystemen. Besondere Ziele sind die Entwicklung optischer Quantenspeicher als zentrale Komponente von Quantentechnologien, Verfahren zur Unterstützung nichtlinearer Frequenzkonversion ultra-kurzer Lichtpulse, und leistungsfähiger Techniken der nichtlinear-optischen Spektroskopie zur Detektion molekularer Spezies.

Quantenphysik bestimmt die Wechselwirkung von Photonen mit Materie. Damit werden fundamentale Fragen und praktische Messtechniken untersucht. Von der Materiewellenphysik mit Quantengasen in Mikrogravitation bis hin zur Laserphysik beschäftigen wir uns mit der theoretischen Untersuchung relevanter Experimente.

Wir führen Experimente auf dem Gebiet der Laserphysik und der Quantenoptik durch. Unser zentrales Werkzeug ist der Laser mit seinen schier endlosen Möglichkeiten.