Erbium-Experiment: Topologie mit ultrakalten Atomen
Im Jahr 2017 haben wir als zweite Gruppe weltweit die Bose-Einstein-Kondensation dieses Seltenerd-Elements beobachtet. In aktuellen Arbeiten streben wir die Beobachtung neuartiger topologischer Materie mit dem kalten Erbium-Atomgassystem an und erzeugen dafür synthetische Magnetfelder durch Raman-Manipulation. Konkret zielen wir sowohl auf die Beobachtung der fraktionierten Quanten-Hall-Physik als auch auf die Realisierung von Parafermionen, d.h. fraktionierten Majoranas, mit unseren bosonischen Erbium-Atomen.
In jüngsten experimentellen Arbeiten haben wir ein synthetisches Quanten-Hall-System mit Erbium-Atomen im niedrigsten Landau-Niveau realisiert. Das Experiment baut auf früheren Arbeiten an synthetischen Quanten-Hall-Systemen mit anderen atomaren Spezies auf. Eine Quanten-Hall-Geometrie wird in einem zweidimensionalen Zustandsraum mit einer internen und einer synthetischen Dimension realisiert. Wir beobachten experimentell ein unterschiedliches Volumen- und Randverhalten bei der Hall-Drift. Wir haben auch die lokale Chern-Zahl bestimmt und darüber hinaus chirale Randströme beobachtet.
Ein Blick in die Vakuumkammer zeigt die in einer magneto-optischen Falle gefangene Atomwolke als gelbe Wolke in der Mitte.
Einige Einblicke
Ein Blick auf den Tisch: Die Optik in der Nähe der Vakuumkammer in der oberen linken Ecke dient dazu, das Licht zu den Erbium-Atomen zu leiten.
Mit unserem Aufbau konnten wir "überspringende Bahnen" an den Rändern eines synthetischen Hallsystems beobachten, das durch den realen Raum und eine künstliche Dimension realisiert wurde.
Aufgrund der reichhaltigen Niveaustruktur können Erbium-Atome auch in einem blauen MOT gefangen werden.
Aktuelle Publikation
Chiral edge dynamics of cold erbium atoms in the lowest Landau level of a synthetic quantum Hall system
R. V. Roell, A. Warsi Laskar, F. R. Huybrechts, M. Weitz
https://arxiv.org/abs/2210.09874
