Die vorliegende Dissertation enthält im ersten Teil die Charakterisierung eines Experimentaufbaus zur Hohlraumresonator-Quantenelektrodynamik, bestehend aus einer linearen Paul-Falle für 40Ca+-Ionen und einem Fabry-Perot-Resonator. In diesem Aufbau wurde das im zweiten Teil der Arbeit beschriebene Experiment durchgeführt: Ein nicht-resonant (dispersiv)an den Resonator gekoppeltes Ion wurde verwendet, um durch Ramsey-Spektroskopie des Ions Informationen über die Photonenstatistik des elektrischen Felds des gepumpten Resonators zu erhalten, ohne die Photonen zu zerstören. Die auf der AC-Stark-Verschiebung beruhende Phasenverschiebung sowie die Dephasierung, die das Ion durch den Einfluss der Photonen im Resonatorfeld erfährt, wurden im Ramseysignal beobachtet. Aus diesem Signal wurde durch Kalibrierung der Photonenanzahl im Resonator einerseits die Kopplungsstärke zwischen Ion und Resonatorfeld bestimmt. Andererseits wurde über einen Maximum-Likelihood-Algorithmus die statistische Verteilung der Photonenzahlen aus dem Ramseysignal rekonstruiert. Diese Rekonstruktion gelang sowohl für kohärentes Pumplicht, als auch für Licht mit gemischt thermisch-kohärenter Statistik. Es handelt sich bei diesem Experiment um die erste Übertragung von Konzepten, die bereits mit Rydbergatomen und supraleitenden Quantenbits in Mikrowellenresonatoren erfolgreich angewendet worden sind, auf ein System mit einem Resonator für optische Photonen.
Titelaufnahme
- TitelOn dispersive interactions between a trapped ion and a cavity field / vorgelegt von Dipl.-Phys. Konstantin Friebe
- Weitere TitelÜber die dispersive Wechselwirkung zwischen einem gefangenen Ion und einem Resonatorfeld
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- Umfangix, 173 Seiten : Illustrationen, Diagramme
- AnmerkungAbweichender Titel laut Übersetzung des VerfassersZusammenfassung in deutscher Sprache
- Datum der AbgabeNovember 2018
- SpracheEnglisch
- DokumenttypDissertation
- Schlagwörter (DE)
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- Nachweis
The first part of this dissertation describes the rebuilding and characterisation of an experimental setup on cavity quantum electrodynamics, which consists of a linear Paul trap for 40Ca+-ions and a Fabry-Perot cavity. This setup was used in the experiment, which is described in the second part of the thesis: Via non-resonant (dispersive) coupling between the resonator and an ion, information about the photon statistics of the field of the driven resonator was obtained in a Ramsey sequence without destroying the photons. Both the AC-Stark shift and dephasing experienced by the ion due to the influence of photons in the resonator field were observed in the Ramsey signal. From this signal the coupling strength between ion and resonator field was extracted via a calibration of the photon number. Furthermore, the statistical distribution of photon numbers was reconstructed from the Ramsey signal by means of a maximum likelihood algorithm. This reconstruction performed successfully both when the cavity was driven with coherent light as well as with light of mixed thermal-coherent statistics. The presented experiment demonstrates the first transfer to the optical domain of successfully tested concepts from experiments with Rydberg atoms and superconducting quantum bits in microwave resonators.
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