Polare Moleküle ermög­li­chen die Simula­tion komple­xer Spin-Modelle und konden­sier­ter Materie durch ihre verän­der­ba­ren langreich­wei­ti­gen Wechsel­wir­kun­gen. Dieses Projekt unter­sucht den BEC-BCS-Übergang von einem Bose-Einstein-Konden­sat aus tetrato­ma­ren Molekü­len zu einem diato­ma­ren p-Wellen Supra­fluid.  Das Supra­fluid ist von beson­de­rem Inter­esse, da es voraus­sicht­lich Majorana-Nullmo­den beher­ber­gen kann – Quasi­teil­chen, sie sich ideal für fehler­to­le­ran­tes Quanten­com­pu­ting eignen.

Fortschritte in der Kontrolle über inter­mo­le­ku­lare Wechsel­wir­kun­gen eröff­nen neue Möglich­kei­ten, die großen Dipol­mo­mente und komple­xen inneren Struk­tu­ren ultra­kal­ter polarer Moleküle zur Unter­su­chung der Vielteil­chen­phy­sik zu nutzen. Die Erzeu­gung eines Bose-Einstein-Konden­sats (BEC) von Tetra­me­ren und der Übergang in einen Bardeen-Cooper-Schrief­fer (BCS)-Zustand von Dimeren erfor­dern ultra­kalte Tempe­ra­tu­ren im Nano-Kelvin-Bereich, wobei dieser neuar­tige BEC-BCS-Übergang experi­men­tell noch unerforscht ist. Das auf der BCS-Seite entste­hende p‑Wel­len-Supra­fluid bietet Einbli­cke in Materia­lien wie ³He und Hochtem­pe­ra­tur­su­pra­lei­ter. Die px + ipy-Supra­fluid­phase ist zudem topolo­gisch nicht trivial und es wird erwar­tet, dass sie Majorana-Nullmo­den (MZMs) beherbergt—Quasiteilchen ideal für fehler­to­le­ran­tes topolo­gi­sches Quantencomputing.

Dieses Projekt zielt darauf ab, das px + ipy-Supra­fluid zu erzeu­gen und den BEC-BCS-Übergang zu erfor­schen, indem Techni­ken wie die Feshbach-Assozia­tion in einer optischen Boxfalle und die präzise Kontrolle der Wechsel­wir­kun­gen mittels kombi­nier­ter Mikro­wel­len­fel­der einge­setzt werden. Ein weite­res Ziel ist die Erzeu­gung, Beobach­tung und Manipu­la­tion von MZMs, indem Wirbel im Supra­fluid induziert werden, welche MZMs beher­ber­gen könnten. Mit optischen Pinzet­ten werden die Wirbel gefloch­ten, was Qubit-Gatter­ope­ra­tio­nen ermög­licht. Für das Ausle­sen wird Absorp­ti­ons­bild­ge­bung verwen­det und könnte erstmals endgül­tige Beweise für MZMs liefern.