Bachelor- and Masterthesis

Camera pictures of ion crystals with different shape

Open Positions

In unserem Labor entwickeln wir eine optische Atomuhr, bei der die Frequenz eines Lasers mit der
Energiedifferenz zweier Quantenzustände (Referenz) von 40Ca+ verglichen und anschließend darauf
stabilisiert wird. Insbesondere fokussieren wir uns dabei auf die Möglichkeit durch die gezielte
Manipulation dieser Quantenzustände den Messprozess zu verbessern und dadurch die Stabilität
unserer Atomuhr zu erhöhen. Mithilfe von Verfahren wie die Verschränkung mehrerer Ionen oder die
Entkopplung der Quantenzustände von externen Störungen (Dynamical Decoupling) lassen sich die
Sensitivität des Messsignals und die Messdauer bei der Abfrage vergrößern. Auch das gleichzeitige
Abfragen vieler atomarer Zustände in einem Ionenkristall dient einer verbesserten Sensitivität, da in
gleicher Zeit mehr Informationen aus dem System ausgelesen werden können. Mit steigender Anzahl an
Ionen entstehen immer mehr Störungen in dem Quantensystem. Dadurch wird ein hohes Maß an
Kontrolle der Ionen in unserer Paul-Falle erfordert und die Messung an speziell konstruierte
Quantenzustände durchgeführt.

Mögliche Aufgabenfelder:

  • Charakterisierung der Temperatur und der Stabilität von Ionenkristallen
  • Programmierung und Entwicklung von Messequenzen und Auswertung mit Python (ARTIQ)


Ihr Profil:

  • Interesse an Laserphysik, Atomphysik und Quantenoptik
  • Hohes Engagement, eigenverantwortliches Arbeiten sowie Lernbereitschaft
  • Team und Kommunikationsfähigkeit

Flyer

Bei Interesse bitte Prof. Dr. P. O. Schmidt kontaktieren.

In unserem Labor an der PTB in Braunschweig ist ab sofort eine Masterarbeit zu vergeben.

In unserem Experiment werden hochgeladene Ionen (HCI), z.B. Ar13+ oder Ca15+, mit bisher unerreichter Präzision spektroskopiert. Bis vor wenigen Jahren war dies unmöglich, da HCI bei hohen Temperaturen erzeugt werden. Innerhalb unserer Kollaboration mit dem Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg konnten dies erstmal gelöst werden. Dazu werden HCI aus einem Plasma in eine Paul-Falle transportiert, wo sie sympathetisch mit Be+ gekühlt werden. Dies erlaubt uns die Anwendung von Techniken der Quantenoptik zur Manipulation des internen Zustands des HCI.

Innerhalb dieses Projektes soll ein neuer Helixresonator gebaut werden welcher die Radiofrequenzspannung für unsere Ionenfalle zur Verfügung stellt. Da unser Experiment kryogen (~4 K) betrieben wird, bietet sich hierfür die Verwendung von supraleitenden Materialien an um Restwiderstände zur verringern.

Aufgabengebiete:

  • Design und Entwicklung eines supraleitenden Helixresonators.

  • Test des Resonators in einem kroygenen Aufbau, und Messung der Güte.

  • Integration des Resonators in Ionenfalle und Experimente an gefangenen Ionen.

Ihr Profil:

  • Gute abgeschlossenes Bachelorstudium der Physik oder vergleichbar

  • Gute Kenntnisse in Elektronik und CAD sind hilfreich

  • Hohes Engagement, eigenverantwortliches Arbeiten sowie Lernbereitschaft

  • Team- und Kommunikationsfähigkeit

  • Deutsch- und Englischkenntnisse (in Wort und Schrift)

  • Die physische Möglichkeit zur Laborarbeit und Durchführung von Experimenten muss gegeben sein.

Project Website

Flyer

Bei Interesse bitte Prof. Dr. P. O. Schmidt kontaktieren.

Optische Uhren bieten noch präzisere Frequenzstandards als  133Cs-Fontänenuhren, die aktuell die Sekunde definieren. Unser Ansatz einer transportablen, optischen Uhr zielt dabei auf die Spektroskopie eines Uhrenübergangs von  27Al+  ab, das durch ein  40Ca+-Ion im gemeinsamen Potential der Ionenfalle sympathetisch gekühlt wird. Die Kühlung des  40Ca+-Ions erfordert ein Lasersystem bei 397 nm, das sich durch eine hohe thermische und mechanische Stabilität auszeichnet, so dass eine Nachjustage der Optiken am Zielort der Uhrenmessung nicht erforderlich ist. Im Rahmen dieser Masterarbeit soll solch ein optisches System entwickelt und aufgebaut werden, so dass es in einen 19-Zoll-Rackschrank ultrastabil integriert werden kann.

 

Aufgabengebiet:

  • Planung und Aufbau eines Lasersystems bei 397 nm zur Kühlung von  40Ca+-Ionen
  • Integration dieses optischen Aufbaus in eine bereits vorentwickelte, ultrastabile Rackschublade
  • Charakterisierung der mechanischen Stabilität
  • Spektroskopie des  2S1/2  ↔  2P1/2  Übergangs von  40Ca+ 
  • Mitwirkung bei weiteren Aspekten des Gesamtsystems


Anforderungsprofil:

  • Interesse an Laserphysik, Photonik, Optik
  • Studiengang der Physik, Nanotechnologie, optische Technologien oder vergleichbar
  • Hohes Engagement, eigenverantwortliches Arbeiten sowie Lernbereitschaft
  • Ausgeprägte Kommunikationsfähigkeit und Fähigkeit zum Arbeiten im Team
  • Gute Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift
  • Physische Voraussetzungen zum Arbeiten im Labor

 

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte:

Constantin Nauk
Hannover Institute of Technology  & QUEST  
Tel.: 0511 / 762-18908
E-Mail: Constantin.Nauk@quantummetrology.de
 
Dr. Stephan Hannig  
QUEST Institut für experimentelle Quantenmetrologie
Tel.: 0531 / 592-4705
E-Mail: Stephan.Hannig@quantummetrology.de

Web: www.quantummetrology.de/eqm/home/

Erste zukünftige Quantencomputer werden in Datenzentren oder Serverfarmen integriert werden. Für unseren auf Ionen basierenden Ansatz werden derzeit sämtliche benötigten Lasersysteme und -komponenten auf Serverrack-Größe angepasst. Wichtig sind hierbei sowohl Langzeitstabilität als
auch Transportstabilität, so dass eine Nachjustage am Zielort nicht notwendig ist. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Teilkomponente des Lasersystems (Laserstabilisierung mittels Jod-Spektroskopie) verkleinert aufgebaut werden, so dass sie in ein 19-Zoll-Server-Rack integriert werden kann.

 

Aufgabengebiet:

  • Planung und Aufbau einer Laserstabilisierung mittels Jod-Spektroskopie für einen Teil unseres Be + -Lasersystems
  • Integration dieses Laserstabilisierungsaufbaus in eine Rackschublade
  • Charakterisierung der Laserstabilisierung
  • Mitwirkung bei weiteren Aspekten des Gesamtsystems

 

Anforderungsprofil:

  • Interesse an Laserphysik, Photonik, Optik
  • Studiengang der Physik, Nanotechnologie, optische Technologien oder vergleichbar
  • Hohes Engagement, eigenverantwortliches Arbeiten sowie Lernbereitschaft
  • Ausgeprägte Kommunikationsfähigkeit und Fähigkeit zum Arbeiten im Team
  • Gute Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift
  • Physische Voraussetzungen zum Arbeiten im Labor

 

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte:

Dr. Gunnar Langfahl  
QUEST Institut für experimentelle Quantenmetrologie
Tel.: 0511 / 762-16177
E-Mail: Gunnar.Langfahl@quantummetrology.de
 
Dr. Stephan Hannig  
QUEST Institut für experimentelle Quantenmetrologie
Tel.: 0531 / 592-4705
E-Mail: Stephan.Hannig@quantummetrology.de

Web: www.quantummetrology.de/eqm/home/