Vorschlag für ein Phasenraummikroskop für Quantengase

In einer internationalen Zusammenarbeit mit der Universität Cambridge haben wir die Möglichkeit untersucht, Phasenraum-Observablen in synthetischen Quantensystemen aus ultrakalten Atomen zu messen. Der Phasenraum vereint Ort und Impuls von Teilchen, die in der Quantenmechanik konjugierte Variablen bilden und aufgrund des Heisenbergschen Unschärfeprinzips nicht gemeinsam präzise gemessen werden können. In einer kohärenten Zustandsbasis lassen sich jedoch positive operatorwertige Messungen durchführen. Wir diskutieren, wie eine solche Messung in modernen Experimenten umgesetzt werden kann, indem wir den Zugang zum Fourier-Raum in einem Materiewellenmikroskop nutzen, um den Impulsraum auf eine Hilfsdimension abzubilden oder Mittelwerte der Impulsdichte und ihrer Momente auf einen zusätzlichen Spin-Freiheitsgrad, der dann räumlich aufgelöst detektiert werden kann. Diese Techniken werden für die Erforschung von Quantensystemen mit ultrakalten Atomen wichtig sein und könnten beispielsweise zur Untersuchung von Squeezing in quantenmechanischen Vielteilchensystemen eingesetzt werden.

Der Preprint ist verfügbar unter Cooper et al.