Optimale Quantenkontrolle von Bose-Einsteinkondensaten

Dieses Projekt beschäftigt sich mit optimaler Quantenkontrolle von ultrakalten Atomen und Bose- Einsteinkondensaten in Atomchips. Optimale Quantenkontrolle basiert auf dem Zugang der Optimalen Kontrolltheorie und erlaubt es, eine Kontrollziel für ein Sytsem zu optimieren, dessen Zeitentwicklung durch eine Schrödinger-artige Gleichung beschrieben wird. In einem typischen Atomchip-Experiment wird die Kontrolle durch zeitlich variierende Magnetfelder bereitgestellt, die es ermöglichen, die Wellenfunktion von einem Anfangszustand in einen gewünschten Endzustand zu bringen. Optimale Quantenkontrolle bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten in den Bereichen der Atominterferometrie und der nichtlinearen Atomoptik, zur Optimierung von Quantengattern, und wurde erst kürzlich erfolgreich zur Erstellung von Kontrollprotokollen in Atomchip- Experimenten verwendet. Das Hauptziel dieses Projektes besteht darin, Quantenkontrolle ultrakalter Atome in Anwesenheit von Korrelationen und thermischen Anregungen zu untersuchen, sowie Kontrollstrategien zu entwickeln, die direkt in aktuellen Atomchipexperimenten eingesetzt und überprüft werden können.

Dieses Projekt beschäftigte sich mit optimaler Quantenkontrolle von ultrakalten Atomen und Bose-Einsteinkondensaten in Atomchips. Optimale Quantenkontrolle basiert auf dem Zugang der Optimalen Kontrolltheorie und erlaubt es, eine Kontrollziel für ein System zu optimieren, dessen Zeitentwicklung durch eine Schrödinger-artige Gleichung beschrieben wird. Im Rahmen dieses Projektes wurde eine Simulationssoftware entwickelt und publiziert, die Simulationen und Optimierung für eine Vielzahl von unterschiedlichen Systemen erlaubt. Mit Hilfe dieser Software wurde die Präparation von nicht-klassischen Zuständen untersucht, die für die Erzeugung von Zwillingsatomen und für Atominterferometrie ausgenutzt werden können, sowie Unterschiede zwischen verschiedenen Optimierungszugängen diskutiert. Weiters wurden theoretische Beschreibungsmethoden im Rahmen eines Dichtematrixformalismus entwickelt, mit denen auch thermische Anregungen und Fragmentierung von Kondensaten effizient simuliert werden können; diese Untersuchungen gestalteten sich allerdings schwieriger als vorhergesehen und es konnte keine vollständig zufriedenstellende Lösung gefunden werden.