Quantendynamik und -kontrolle

Mit intensiven Laserblitzen im Femto- und Attosekundenbereich (10^-18 Sekunden) kodieren und senden wir Fragen an Elektronen in Atomen und Molekülen, und nehmen deren ultraschnelle Antworten in Apparaturen wie Reaktionsmikroskopen und multidimensionalen Spektrometern auf. Wir treten also aktiv mit den Bausteinen der Materie in Wechselwirkung und können ihre Bewegung sowohl beobachten, belauschen wie auch beeinflussen.

Präzise und hochstabile Laser- und Elektronenstrahlen zielen in unseren Experimenten auf Tests physikalischer Theorien, z.B. der Vielteilchenquantendynamik, der Physik in starken zeitabhängigen Feldern, sowie der Konstanz fundamentaler Konstanten und der genauesten Definition der Zeit.

Das Verständnis und die Steuerung grundlegender physikalischer Bewegungsabläufe mit den Möglichkeiten modernster Lasertechnologie könnten in der Zukunft auch in benachbarten Disziplinen neue Wege eröffnen. Beispiele sind Laserlicht als photonischer Katalysator in der Chemie oder ultraschnelle selbstlernende molekulare Quantenrechner mit Taktraten nahe dem Petahertz-Bereich (1 Million Gigahertz), d.h. fast eine Billiarde (10¹⁵) Rechenoperationen auf einem einzigen molekularen Prozessor.