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Gerhard Rempe

Gerhard Rempe (nacido el 22 de abril de 1956) es un físico alemán, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y profesor honorario de la Universidad Técnica de Múnich ...

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Gerhard Rempe (nacido el 22 de abril de 1956) es un físico alemán, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y profesor honorario de la Universidad Técnica de Múnich . Ha realizado experimentos pioneros en física atómica y molecular , óptica cuántica y procesamiento cuántico de información .

Carrera

Gerhard Rempe estudió matemáticas y física en las universidades de Essen y Múnich entre 1976 y 1982. En 1986 se doctoró en la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich . Su tesis se titulaba "Investigación de la interacción de los átomos de Rydberg con la radiación" y en ella se informa sobre experimentos realizados en el grupo de Herbert Walther . Ese mismo año recibió una primera oferta de trabajo para un puesto permanente como profesor en la Universidad Libre de Ámsterdam, en los Países Bajos. Rempe permaneció en Múnich y completó su habilitación en 1990 con la tesis "Efectos cuánticos en el máser de un átomo". De 1990 a 1991 fue profesor y de 1990 a 1992 Robert Andrews Millikan Fellow en el Instituto Tecnológico de California en Pasadena, California, EE. UU., trabajando con H. Jeff Kimble . En 1992 aceptó un nombramiento como profesor de física experimental en la Universidad de Constanza . En 1999 fue nombrado miembro científico de la Sociedad Max Planck , director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y profesor honorario de la Universidad Técnica de Múnich. Rechazó ofertas simultáneas para el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich, Suiza, y la Universidad de Bayreuth, Alemania.

Logros

Rempe es considerado un pionero en el campo de la electrodinámica cuántica de cavidades . Fue el primero en observar cómo un solo átomo emite y absorbe repetidamente un solo fotón. [1] Los primeros experimentos los realizó con fotones de microondas en cavidades superconductoras. Más tarde amplió su interés a los fotones ópticos entre espejos de la mayor reflectividad posible. [2] Sus experimentos sentaron las bases para el desarrollo de la óptica cuántica no lineal, en la que una sola partícula, ya sea un átomo o un fotón, provoca un efecto que muchas partículas no pueden inducir. [3]

Rempe ha utilizado sus hallazgos de investigación básica para desarrollar nuevas interfaces entre la luz y la materia. [4] Estas interfaces conectan el mundo cotidiano con el mundo cuántico y tienen aplicaciones potenciales como transmisores, receptores y memorias de información en una futura red cuántica global. [5] Una característica destacable de la interfaz es su capacidad para detectar fotones individuales de forma no destructiva, [6] lo que abre nuevas perspectivas para una computadora cuántica escalable. [7] La ​​interfaz también es adecuada para observar y controlar el movimiento de un solo átomo en tiempo real, [8] [9] así como para generar luz cuántica con ruido por debajo del nivel de ruido de disparo. [10]

Rempe también ha realizado trabajos pioneros en el campo de la óptica atómica y los gases cuánticos. Mediante un interferómetro atómico pudo demostrar experimentalmente que, para un objeto observado que pasa a través de una disposición de doble rendija, la dualidad onda-partícula mecánica cuántica se basa en el entrelazamiento, en lugar de la relación de incertidumbre de Heisenberg para la posición y el momento, como se afirma a menudo en los libros de texto. [11] Ha producido el primer condensado de Bose-Einstein fuera de los EE. UU. y lo ha utilizado para generar, entre otros, un gas de moléculas fuertemente correlacionadas mediante el efecto Zenón cuántico. [12]

En un tercer enfoque de investigación, Rempe persigue el objetivo de producir un gas ultrafrío de moléculas poliatómicas. El enfoque se centra en el desarrollo de nuevos métodos para ralentizar moléculas complejas mediante una centrífuga [13] y para enfriar dichas moléculas mediante el efecto Sísifo [14] . El objetivo es comprender las reacciones químicas a bajas temperaturas, abrir nuevos canales de reacción, preparar moléculas para experimentos de precisión, así como producir sistemas cuánticos neutros de muchos cuerpos con una interacción eléctrica de largo alcance.

Además de sus actividades de investigación y docencia, Rempe se dedicó y se dedica a la autogestión académica, como ponente de la sección de Óptica Cuántica y Fotónica de la Sociedad Alemana de Física, curador de varias revistas como "Physics in our Time", "Journal of Optics" y "Optics Communications", como presidente de un panel de selección del Consejo Europeo de Investigación, como director general del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y presidente del comité de premios de la medalla Stern-Gerlach de la Sociedad Alemana de Física.

Referencias

  1. ^ Rempe, Gerhard; Walther, Herbert; Klein, Norbert (26 de enero de 1987). "Observación del colapso cuántico y la reactivación en un máser de un átomo". Physical Review Letters . 58 (4). American Physical Society (APS): 353– 356. Bibcode :1987PhRvL..58..353R. doi :10.1103/physrevlett.58.353. ISSN  0031-9007. PMID  10034912.
  2. ^ Thompson, RJ; Rempe, G.; Kimble, HJ (24 de febrero de 1992). "Observación de la división en modo normal de un átomo en una cavidad óptica". Physical Review Letters . 68 (8). American Physical Society (APS): 1132– 1135. Bibcode :1992PhRvL..68.1132T. doi :10.1103/physrevlett.68.1132. ISSN  0031-9007. PMID  10046088.
  3. ^ Rempe, G.; Thompson, RJ; Brecha, RJ; Lee, WD; Kimble, HJ (23 de septiembre de 1991). "Bistealidad óptica y estadísticas de fotones en electrodinámica cuántica de cavidades". Physical Review Letters . 67 (13). American Physical Society (APS): 1727– 1730. Bibcode :1991PhRvL..67.1727R. doi :10.1103/physrevlett.67.1727. ISSN  0031-9007. PMID  10044232.
  4. ^ Wilk, Tatjana; Webster, Simon C.; Kuhn, Axel; Rempe, Gerhard (27 de julio de 2007). "Interfaz cuántica de un solo átomo y un solo fotón". Science . 317 (5837). Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS): 488– 490. Bibcode :2007Sci...317..488W. doi : 10.1126/science.1143835 . ISSN  0036-8075. PMID  17588899. S2CID  31968050.
  5. ^ Ritter, Stephan; Nölleke, Christian; Hahn, Carolina; Reiserer, Andreas; Neuzner, Andreas; Uphoff, Manuel; Mücke, Martín; Figueroa, Edén; Bochmann, Jörg; Rempe, Gerhard (2012). "Una red cuántica elemental de átomos individuales en cavidades ópticas". Naturaleza . 484 (7393): 195–200 . arXiv : 1202.5955 . Código Bib :2012Natur.484..195R. doi : 10.1038/naturaleza11023. ISSN  0028-0836. PMID  22498625. S2CID  205228562.
  6. ^ Reiserer, A.; Ritter, S.; Rempe, G. (14 de noviembre de 2013). "Detección no destructiva de un fotón óptico". Science . 342 (6164): 1349– 1351. arXiv : 1311.3625 . Bibcode :2013Sci...342.1349R. doi :10.1126/science.1246164. ISSN  0036-8075. PMID  24231809. S2CID  5280237.
  7. ^ Reiserer, Andreas; Kalb, Norbert; Rempe, Gerhard; Ritter, Stephan (9 de abril de 2014). "Una puerta cuántica entre un fotón óptico volador y un único átomo atrapado". Nature . 508 (7495): 237– 240. arXiv : 1404.2453 . Bibcode :2014Natur.508..237R. doi :10.1038/nature13177. ISSN  0028-0836. PMID  24717512. S2CID  205238109.
  8. ^ Pinkse, PWH; Fischer, T.; Maunz, P.; Rempe, G. (2000). "Atrapando un átomo con fotones individuales". Nature . 404 (6776). Springer Science and Business Media LLC: 365– 368. Bibcode :2000Natur.404..365P. doi :10.1038/35006006. ISSN  0028-0836. PMID  10746717. S2CID  4401987.
  9. ^ Kubanek, A.; Koch, M.; Sames, C.; Ourjoumtsev, A.; Pinkse, PWH; Murr, K.; Rempe, G. (2009). "Control de retroalimentación fotón por fotón de una trayectoria de un solo átomo". Nature . 462 (7275). Springer Science and Business Media LLC: 898– 901. Bibcode :2009Natur.462..898K. doi :10.1038/nature08563. ISSN  0028-0836. PMID  20016597. S2CID  4432136.
  10. ^ Ourjoumtsev, A.; Kubanek, A.; Koch, M.; Sames, C.; Pinkse, PWH; Rempe, G.; Murr, K. (2011). "Observación de luz exprimida de un átomo excitado con dos fotones". Nature . 474 (7353): 623– 626. arXiv : 1105.2007 . Bibcode :2011Natur.474..623O. doi :10.1038/nature10170. ISSN  0028-0836. PMID  21720367. S2CID  4301174.
  11. ^ Dürr, S.; Nonn, T.; Rempe, G. (1998). "Origen de la complementariedad mecánico-cuántica investigado mediante un experimento de 'en qué dirección' en un interferómetro atómico". Nature . 395 (6697). Springer Science and Business Media LLC: 33– 37. Bibcode :1998Natur.395...33D. doi :10.1038/25653. ISSN  0028-0836. S2CID  39920777.
  12. ^ Syassen, N.; Bauer, DM; Lettner, M.; Volz, T.; Dietze, D.; García-Ripoll, JJ; Cirac, JI; Rempe, G.; Dürr, S. (6 de junio de 2008). "Una fuerte disipación inhibe pérdidas e induce correlaciones en gases moleculares fríos". Ciencia . 320 (5881): 1329–1331 . arXiv : 0806.4310 . Código bibliográfico : 2008 Ciencia... 320.1329S. doi : 10.1126/ciencia.1155309. ISSN  0036-8075. PMID  18535241. S2CID  13004535.
  13. ^ Chervenkov, S.; Wu, X.; Bayerl, J.; Rohlfes, A.; Gantner, T.; Zeppenfeld, M.; Rempe, G. (6 de enero de 2014). "Desacelerador centrífugo continuo para moléculas polares". Physical Review Letters . 112 (1): 013001. arXiv : 1311.7119 . doi :10.1103/physrevlett.112.013001. ISSN  0031-9007. PMID  24483892. S2CID  31657286.
  14. ^ Zeppenfeld, Martín; Englert, Barbara GU; Glockner, Rosa; Prehn, Alejandro; Mielenz, Manuel; Verano, cristiano; van Buuren, Laurens D.; Motsch, Michael; Rempe, Gerhard (2012). "Enfriamiento de Sísifo de moléculas poliatómicas atrapadas eléctricamente". Naturaleza . 491 (7425): 570– 573. arXiv : 1208.0046 . Código Bib :2012Natur.491..570Z. doi : 10.1038/naturaleza11595. ISSN  0028-0836. PMID  23151480. S2CID  4367940.
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  • Instituto Max Planck de Óptica Cuántica
  • Electrodinámica cuántica de circuitos y cavidades (CCQED)
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