000K utf8 1100 2023$c2023-07-05 1500 eng 2050 urn:nbn:de:hbz:465-20230705-174716-0 2051 10.17185/duepublico/78528 3000 Schrinski, Birthe 4000 Rotational Quantum Superposition Tests [Schrinski, Birthe] 4060 viii, 119 Seiten 4209 In dieser Arbeit untersuche ich die quantenmechanische Rotationbewegung von symmetrischen Nanorotoren und insbesondere wie die Nichtlinearität der Dynamik für Quantenexperimente in den Orientierungsfreiheitsgraden verwendet werden kann. In Abwesenheit äußerer Drehmomente führt die Quantisierung des Drehimpulses zu bestimmten Zeiten, ganzzahligen Vielfachen einer Quantenrevivalzeit, zu einer vollständigen Wiederkehr des Anfangszustandes. Im ersten Teil der Arbeit schlage ich ein experimentelles Schema vor, mit dem diese Revivals für Nanoteilchen beobachtet werden können. Am Beispiel von Kohlenstoffnanoröhren und Silikonstäbchen diskutiere ich die Realisierbarkeit eines solchen Experiments und das erwartete Revivalsignal an Hand von numerischen und semiklassischen Methoden. Im Anschluss wird die Auswirkung eines permanenten Drehmoments auf das Revivalsignal für planare und lineare Rotoren mit Hilfe von Störungstheorie und semiklassischen Näherungen untersucht, da eine exakte numerische Berechnung der Rotationsdynamik hier an ihre Grenzen stößt. Im letzen Teil stehen Interferenzeffekte zu Bruchteilen der Revivalzeit im Fokus. Das kurzzeitige Auftauchen von lokalisierten Superpositionszuständen ermöglicht eine interferometrische Kontrolle des Rotationszustandes durch kurze schwache Laserpulse. 4209 In this work, I study the quantum rotational motion of symmetric nanorotors and in particular how the non-linearity of the dynamics can be exploited for quantum experiments with orientational degrees of freedom. In absence of external torques the quantization of the angular momentum leads to a complete reappearance of the initial state at integer multiples of a quantum revival time. In the first part of the thesis, I propose an experimental scheme to observe these revivals for nanoparticles. Taking carbon nanotubes and silicone nanorods as examples, I discuss the experimental requirements for this set up and use numerical as well as semiclassical methods to simulate the expected revival signal. Subsequently, the effect of a permanent torque on the revival signal is investigated for planar and linear rotors using perturbation theory and semiclassical approximations, since an exact numerical calculation of the rotational dynamics becomes intractable. The last part focuses on interference effects at fractions of the revival time. The brief emergence of well-localized superposition states allows for an interferometric control of the rotational state by short weak laser pulses. 4950 https://doi.org/10.17185/duepublico/78528$xR$3Volltext$534 4950 https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:465-20230705-174716-0$xR$3Volltext$534 4961 https://duepublico2.uni-due.de/receive/duepublico_mods_00078528 5051 530