In seinem Vortrag gibt Prof. Firstenberg Einblicke in seine Forschung zu Quantenwirbeln und diskutiert die Theorie und experimentelle Realisierung der Photonen-Photonen-Wechselwirkung

Haben Sie schon einmal versucht, einen Teller über die Oberfläche eines Wasserbeckens zu ziehen? Das Spannende daran ist, dass sich dabei ein Wirbel- und ein Gegenwirbelpaar bilden, die sich stetig auf der Wasseroberfläche ausbreiten!

In der Optik manifestieren sich Wirbel als Phasendrehungen des elektromagnetischen Feldes, die normalerweise durch die Wechselwirkung mit Materie entstehen. Die Wirbelbildung durch die Wechselwirkung von Licht mit Licht erfordert eine starke optische Nichtlinearität. Kürzlich haben wir einen neuen extremen Bereich der Photonen-Photonen-Wechselwirkung erreicht, in dem sich Quantenwirbel - Phasenverschiebung in der Wellenfunktion – bilden.

Wir werden die Theorie und die experimentelle Realisierung dieser effektiven Photonen-Photonen-Wechselwirkung in einem quantennichtlinearen Medium auf der Basis von ultrakalten Rydberg-Atomen diskutieren. Ähnlich wie eine Platte, die Wasser schiebt, erzeugt die sich aufgrund der Wechselwirkung ansammelnde überschüssige Phase Wirbelpaare, Linien und Ringe.

Die "bedingte" Phase, die sich zwischen diesen Wirbeln befindet, kann für deterministische Quantenlogik-Operationen genutzt werden.