Signalverbesserung einer optischen Kavität durch QuantenkorrelationMikhail Korobko erhält den Rudolf-Kaiser-Preis

17. März 2025, von MIN-Dekanat

Foto: Claudia Höhne

Prof. Dr. Markus Drescher (Fachbereichsleiter Physik), Prof. Dr. Roman Schnabel (Leiter der Arbeitsgruppe Nichtlineare Quantenoptik, in der Mikhail Korobko tätig ist), Preisträger Dr. Mikhail Korobko, Herr Rainer Lüdtke (Deutsches Stiftungszentrum) und Prof. Dr.-Ing. Norbert Ritter (Dekan der MIN-Fakultät).

Dr. Mikhail Korobko vom Institut für Quantenphysik am Fachbereich Physik der Universität Hamburg hat den Rudolf-Kaiser-Preis 2024 „für den erstmaligen Nachweis der Signalverbesserung einer optischen Kavität durch intern erzeugte Quantenkorrelationen“ erhalten. Der Preis ist mit 30.000 Euro dotiert und wird an Experimentalphysikerinnen und - physiker vergeben, die mehrere sehr gute Arbeiten publiziert haben, jedoch noch auf keinen Lehrstuhl berufen wurden.

Geehrt wird der Preisträger damit für seine Arbeiten für eine neue Klasse optomechanischer Kraftmessungen, die über die quantenmechanisch verbesserte Gravitationswellendetektion hinausgeht.

Ändert sich die Beschleunigung einer Masse, so ändert sich ihre Gravitationswirkung auf die Umgebung. Diese Änderung breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit in quasi alle Richtungen aus. Es entstehen Gravitationswellen. Diese werden mit extrem empfindlichen Messgeräten beobachtet, nämlich mit Laserlicht, das in sogenannten optischen Kavitäten oder Resonatoren gespeichert ist. Bisher galt es in der Physik als gesetzt, dass man die Signalverstärkung dieser Detektoren nur durch interne Optimierung verbessern kann, indem man auf Signale hoher Frequenz verzichtet, also die Bandbreite der Messungen verringert. Das Produkt von Signalverstärkung und Bandbreite ist nach herkömmlicher Auffassung in der Physik eine Konstante. Mikhail Korobko konnte mit seinen Koautorinnen und -autoren nun erstmals diese Grenze experimentell unterschreiten, indem sie dem Licht innerhalb der Kavität Quantenkorrelationen aufgeprägten, die zu einer „intern gequetschten “Quantenunschärfe führten. Da die Signalverstärkung weniger abgeschwächte als die Bandbreite anstieg, verbesserte sich das relevante Signalzu-Rausch-Verhältnis um bis zu 36 Prozent. Veröffentlicht hat Dr. Korobko diese Ergebnisse in der Fachzeitschrift Physical Review Letters.

In Folgepublikationen konnte er seine Technologie für zusätzliche Anwendungen in der Präzisionssensorik motivieren, z.B. für die Detektion von Änderungen von Magnetfeldern oder für die Suche nach dunkler Materie.

Die Preisjury würdigte mit der Vergabe des Rudolf Kaiser Preises 2024 an Dr. Mikhail Korobko "einen ungewöhnlich vielseitigen jungen Wissenschaftler, der sich nach theoretischen Arbeiten während des Physikstudiums höchst anspruchsvollen experimentellen Fragestellungen und ihrer Umsetzung gewidmet hat."

Der Preis und die Stiftung

Der Rudolf-Kaiser-Preis wird seit 1989 an Experimentalphysikerinnen und -physiker vergeben, die mehrere sehr gute Arbeiten publiziert haben, jedoch noch auf keinen Lehrstuhl berufen wurden. Er ist mit 30.000 Euro dotiert. Nach Willen des Stifters werden insbesondere die herausragenden Arbeiten prämiert, die nicht „mit großen Maschinen“ in Großforschungsanlagen entstanden sind. Die Rudolf-Kaiser-Stiftung wurde im Jahr 1987 durch Dr. Rudolf Kaiser gegründet. Er wurde 1923 in Nürnberg geboren, war über viele Jahre vorsitzender Richter am
Bundespatentamt und habilitierte sich 1979 in Experimentalphysik an der TU München. Dort widmete er sich vor allem der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses.

Text:Rudolf-Kaiser-Stiftung, red.