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datestamp: 2014-08-04 09:52:00
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status_changed: 2014-08-04 09:52:00
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Mandel, Torsten
title: Quantum manipulation of (ultra-)cold atom
systems for information processing
title_de: Quantenmanipulation von (ultra-)kalten Atomsystemen für Quanteninformationsverarbeitung
subjects: 004
subjects: 530
divisions: 130200
adv_faculty: af-13
cterms_swd: Quantum information
cterms_swd: Ultracold atoms
cterms_swd: Optical lattices
cterms_swd: Quantum memory
abstract: Abstract
This work is split into two parts, in part one of this thesis we report on the improvement of the lifetime of a quantum memory based on neutral atoms while in part two we will focus on a new setup to perform experiments on neutral atoms within a 2D optical lattice. In the quantum memory experiment we used a blue-detuned optical dipole trap to confine the atoms in a minimum intensity region of the light beam, reducing dephasing due to differential light shift. We saw improvement in comparison to a previous experiment
using red-detuned dipole traps. The anticipated lifetime could not be reached, however. We observed oscillations of the retrievability of our stored state which we explain by the evolution of the transversal component of the spinwave using Monte-Carlo simulations. In the second part we report on our new setup, built to investigate a broad range of
experiments regarding 2D physics on optical lattices. This field is of special interest as it allows to simulate Hamiltonians of a wide range e.g. from solid state physics and opens possibilities regarding large-scale Entanglement/one-way computing. In particular we discuss 2D Mott-insulators, 2D-Bloch oscillation induced transport phenomena and ring-exchange in a superlattice plaquette.

abstract_translated_text: Zusammenfassung
Diese Arbeit besteht aus 2 Teilen, wobei wir im ersten Teil von einer verbesserten Speicherzeit in einem auf neutralen Atomen basierten Quantenspeicher berichten, während
wir uns im zweiten Teil auf einen neuen Aufbau für Experimente mit neutralen Atomen in 2D optischen Gittern konzentrieren. Um die Speicherdauer der Spinwelle zu erhöhen
benutzten wir eine blau verstimmte Dipolfalle, die die neutralen Atome im Minimum der Laserintensität gefangen hält und so die Dekohärenz durch den “differential lighshift”
minimiert. In der Tat beobachten wir eine Verbesserung gegenüber einem vorhergehenden Experiment, das eine rot verstimmte optische Dipolfalle nutzte. Die erwartete
Lebensdauer konnte jedoch leider nicht erreicht werden. Die dabei auftretende zeitliche Oszillation der Ausleseeffizienz konnte durch eine Monte-Carlo Simulation der Transver-
salkomponente der Spinwelle erklärt werden. Im zweiten Teil berichten wir über unseren neuen Experimentaufbau, der darauf ausgelegt ist ein breites Spektrum an Exper-
imenten auf einem zweidimensionalen optischen Gitter durchführen zu können. Dieses Feld ist besonders interessant, da es erlaubt Hamiltonians aus einem breiten Spektrum zu simulieren, z.B. aus der Festkörperphysik und eröffnet Möglichkeiten für großskalierte Verschränkung und One-way Quantum Computing. Insbesondere konzentrieren wir uns auf den 2D-Mott Isolator, Transportphänomene induziert durch 2D-Bloch Oszillationen und den Ringaustausch in einer Supergitter-Plakette.
abstract_translated_lang: ger
date: 2014
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00017197
ppn_swb: 1659172721
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-171973
date_accepted: 2014-07-22
advisor: HASH(0x564e1c5ed798)
language: eng
bibsort: MANDELTORSQUANTUMMAN2014
full_text_status: public
citation:   Mandel, Torsten  (2014) Quantum manipulation of (ultra-)cold atom systems for information processing.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/17197/1/main.pdf