Nichtlineare Quantenoptik

Nichtlineare Quantenoptik beruht auf der Erzeugung von quantenmechanischen Lichtzuständen mithilfe nichtlinearer Prozesse. In diesem Zusammenhang untersucht die Arbeitsgruppe Theoretische Quantenoptik Möglichkeiten, aufgrund besonderer Pumpstrahlen oder einer Kombination nichtlinearer Prozesse neuartige Korrelationen und Verschränkung zwischen einer unterschiedlichen Anzahl von Photonen zu erzeugen. Da verschränkte Photonen sich besonders gut nutzen lassen, um Quantenkommunikation zu implementieren und Quantenschlüssel zu übertragen, fügt sich dieses Themengebiet in die Forschungsrichtung am Institut für Angewandte Physik ein. Genauso ermöglichen solche bislang nur selten erzeugten Zustände die Entwicklung neuer quantenmechanischer bildgebender Verfahren, die auf Korrelationsmessungen basieren.

Zugleich setzt sich die Arbeitsgruppe mit der Erzeugung von Licht durch quantenmechanische Streuprozesse relativistischer Elektronen an optischen Potentialen auseinander und untersucht die Eigenschaften der erzeugten Strahlung, sowie den Übergang zu klassischen Freie-Elektronen Lasern.

C. M. Carmesin, P. Kling, E. Giese, R. Sauerbrey & W. P. Schleich
Quantum and classical phase-space dynamics of a free-electron laser
Physical Review Research 2, 023027 (2020)
W. Zhang, R. Fickler, E. Giese, L. Chen & R. W. Boyd
Influence of pump coherence on the generation of position-momentum entanglement in optical parametric down-conversion
Optics Express 27, 20745–20753 (2019)
S. Lemieux, E. Giese, R. Fickler, M. V. Chekhova & R. W. Boyd
A primary radiation standard based on quantum nonlinear optics
Nature Physics 15, 529–532 (2019)
M. I. Kolobov, E. Giese, S. Lemieux, R. Fickler & R. W. Boyd
Controlling induced coherence for quantum imaging
Journal of Optics 19, 054003 (2017)