(Hoch-)Schule

Um die magnetischen Eigenschaften magnetisch geschirmter Umgebungen zu charakterisieren, wurde ein miniaturisiertes Messsystem auf der Grundlage von 16 supraleitenden Quanteninterferometern (SQUIDs) aufgebaut. Diese werden in einem kompakten unmagnetischen Dewar-Gefäß ...

An der TU München in Garching wurde im Rahmen des Schwerpunktprogramms der DFG: Precision experiments in particle- and astrophysics with cold and ultracold neutrons (SPP 1491) ein transportierbarer magnetisch abgeschirmter Raum mit einem Restfeld von  <700 Pikotesla und einem Feldgradienten von weniger als 300 pT/m in Betrieb genommen. In einer Kooperation ...

In einem internationalen Kooperationsprojekt ist eine metrologische Glasfaserverbindung zwischen dem SYRTE in Paris und der PTB in Braunschweig im Aufbau, die im Treffpunkt Straßburg zusammen geführt wird. Damit wird es zukünftig möglich, die höchstpräzisen optischen Uhren der beiden Staatsinstitute zu vergleichen. Jüngst wurde das letzte Teilstück der Glasfaser zwischen Braunschweig und Straßburg verbunden, und erstmalig Licht von der PTB in BS über Straßburg wieder in der PTB detektiert. Die Gesamtstrecke wird jetzt metrologisch charakterisiert.

In Zusammenarbeit mit dem wissenschaftlichen Gerätebau der PTB wird ein Prozess entwickelt, um hochgenaue, skalierbare Ionenfallen für Multi-Ionen Uhren auf der Basis von goldbeschichteten AlN-Keramik Substraten herzustellen. Erste laserstrukturierte und beschichtete Test-Chips wurden erfolgreich zu einer Fallenstruktur zusammengesetzt und kontaktiert. Diese befindet sich nun im Testbetrieb am tschechischen Metrologieinstitut (CMI) in Prag, wo die Erwärmung der Falle im Rahmen eines EMRP Projektes untersucht wird. 

Am QUEST-Institut an der PTB wurde ein Aufbau zur ortsaufgelösten Seitenbandspektroskopie an Coulomb-Kristallen entwickelt. Die zunächst mit einem einzelnen Ion durchgeführten Tests erlaubten die gleichzeitige Messung von Temperaturen mehrerer Moden im Bereich einiger Millikelvin. Mittels Grundzustandskühlen der radialen Moden konnte gezeigt werden, dass die Heizraten im derzeit verwendeten Fallenprototyp geringer als zwei Schwingungsquanten pro Sekunde sind. 

Die größte systematische Unsicherheit in Aluminium-Ionenuhren ist die relativistische Zeitdilatation aufgrund der Restbewegung des Ions in der Falle. Forscher am QUEST-Institut an der PTB haben eine neue Kühltechnik demonstriert, die es erlaubt signifikant schneller als herkömmliche Kühltechniken in den Bewegungsgrundzustand zu kühlen. Diese neue Technik wird es ermöglichen den größten Beitrag im Unsicherheitsbudget der Aluminium-Uhr signifikant zu reduzieren. 

In der Arbeitsgruppe von C. Ospelkaus (QUEST-Institut an der PTB und LUH) wurden ⁹Be⁺ Ionen in einer im Reinraumzentrum der PTB hergestellten Mikro-Ionenfalle gespeichert. Von der neuartigen Ionenfalle mit integrierter Mikrowellenmanipulation verspricht man sich eine wesentlich höhere Qualität quantenlogischer Operationen. Als nächste Schritte stehen nun die Realisierung eines Quanten-Bits oder Qubits auf Basis der Beryllium-Atome sowie die Charakterisierung der Mikrowellenmanipulation an. 

Sehr genaue Potentiale für die Wechselwirkung zwischen Calciumatomen im Grundzuständ ¹S₀ und im angeregten metastabilen Zustand ³P₁ bei großen Abständen konnten durch Photoassoziations-Spektroskopie mit kHz-Genauigkeit bestimmt werden. Mit dieser Analyse sind jetzt genauere Vorhersagen zur möglichen Manipulation der Streueigenschaften der kalten Atome mittels Laserlicht über sogenannte optische Feshbach-Resonanzen möglich. 

Für die schnelle Realisierung des mehr als 700 km langen deutschen Teils der metrologischen Glasfaserverbindung Braunschweig-Paris wurden erstmals weitgehend autonome Brillouin-Verstärker eingesetzt. In dieser Eigenentwicklung der PTB wird die Faser selbst als Verstärkungsmedium genutzt. Die Richtungsabhängigkeit und die extreme Schmalbandigkeit der Verstärkung erlaubt eine um drei Größenordnungen höhere Verstärkung als bei den bisher gebräuchlichen Erbium-dotierten Faserverstärkern. 

Interferometrisch stabilisierte Glasfaserverbindungen erlauben eine hochpräzise Frequenzübertragung mit einer relativen Unsicherheit unter 10^-18. Ein neues, inzwischen patentiertes Verfahren ermöglicht nun, an zusätzlichen Orten entlang der bestehenden Verbindung ebenfalls ein hochpräzises Frequenz- (oder Zeit-) signal zur Verfügung zu stellen. Das Verfahren wird bereits international eingesetzt und weiter entwickelt.