Prof. Dr. Arno Rauschenbeutel

Prof. Rauschenbeutel erforscht die Schnittstelle zwischen Atomen und Licht in miniaturisierten optischen Strukturen (Nanofasern und Nanophotonik). Sein aktueller Fokus liegt auf der Erzeugung und Kontrolle von Einzelphotonen sowie auf der effizienten Kopplung kalter Atome an Lichtwellenleiter — mit dem Ziel, robuste Quantenspeicher und Quantenkommunikationssysteme zu entwickeln. Die Arbeiten adressieren zentrale technische Hürden: stabile Atomenfallen in extrem kleinen Volumina, verlustfreie Photonenspeicherung und die Unterdrückung von Störeffekten wie Doppler-Verbreiterung. Anwendungsfelder sind Quanteninformation, Quantenkommunikation und zukünftig auch Quantensensorik; die Technologie könnte für sichere Kommunikationsnetze und verteilte Quantencomputer relevant werden.

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• AvH-Professur: Arno Rauschenbeutel (Quantum Optics)

  Quelle ↗

  Förderer: Alexander von Humboldt-Stiftung Zeitraum: 04/2018 - 06/2026 Projektleitung: Prof. Dr. Arno Rauschenbeutel

• EU: Error-Proof Optical Bell-State Analyser (ErBeStA)

  Quelle ↗

  Förderer: Horizon 2020: Research and Innovation Action (RIA) Zeitraum: 07/2018 - 06/2022 Projektleitung: Prof. Dr. Arno Rauschenbeutel

• EU: Exponentially Improved Quantum Memory (ExIQ)

  Quelle ↗

  Förderer: Horizon 2020: Individual Fellowship EU (IF-EU) Zeitraum: 06/2020 - 06/2022 Projektleitung: Prof. Dr. Arno Rauschenbeutel

• Chiral quantum optics

  2017

  Nature · DOI

• Optical Interface Created by Laser-Cooled Atoms Trapped in the Evanescent Field Surrounding an Optical Nanofiber

  2010

  Physical Review Letters · DOI

  Trapping and optically interfacing laser-cooled neutral atoms are essential requirements for their use in advanced quantum technologies. Here we simultaneously realize both of these tasks with cesium atoms interacting with a multicolor evanescent field surrounding an optical nanofiber. The atoms are localized in a one-dimensional optical lattice about 200 nm above the nanofiber surface and can be efficiently interrogated with a resonant light field sent through the nanofiber. Our technique opens the route towards the direct integration of laser-cooled atomic ensembles within fiber networks, an important prerequisite for large scale quantum communication schemes. Moreover, it is ideally suited to the realization of hybrid quantum systems that combine atoms with, e.g., solid state quantum devices.

• Chiral nanophotonic waveguide interface based on spin-orbit interaction of light

  2014

  Science · DOI

  Controlling the flow of light with nanophotonic waveguides has the potential of transforming integrated information processing. Because of the strong transverse confinement of the guided photons, their internal spin and their orbital angular momentum get coupled. Using this spin-orbit interaction of light, we break the mirror symmetry of the scattering of light with a gold nanoparticle on the surface of a nanophotonic waveguide and realize a chiral waveguide coupler in which the handedness of the incident light determines the propagation direction in the waveguide. We control the directionality of the scattering process and can direct up to 94% of the incoupled light into a given direction. Our approach allows for the control and manipulation of light in optical waveguides and new designs of optical sensors.