Prof. Dr. Immanuel Felix Bloch

Ultrakalte Quantengase, Quantenoptik, Quanten-Informationssysteme, stark korrelierte Quanten-Vielteilchen-Systeme, Non-Equilibrium Quanten-Dynamik
Immanuel Felix Bloch ist ein deutscher Physiker. Er forscht auf dem Gebiet der Quantenoptik und der Quanten-Vielteilchen-Systeme und erlangte weltweite Anerkennung durch seine Pionier-Experimente in der Quantenphysik. Mit seiner Arbeit gilt als einer der Begründer des Gebiets der Quantensimulationen – ein neues, interdisziplinäres Forschungsgebiet an der Schnittstelle von Quantenoptik, Quanteninformationsverarbeitung und Festkörperphysik.
Immanuel Felix Bloch befasst sich mit dem Aufbau und der Durchführung hochkomplexer optischer Experimente, mit denen ultrakalte atomare oder molekulare Quantengase in optischen Gittern aus Laserstrahlen oder durch Magnetfelder eingefangen und sehr genau kontrolliert werden. Durch Manipulation der Laser- oder Magnetfelder und der Temperatur der Gase können Immanuel Felix Bloch und sein Team die Wechselwirkungen der Atome untereinander und damit die Eigenschaften dieser atomaren Ensembles sehr präzise kontrollieren und untersuchen. So gelingt es, die ultrakalten Atome in neue Materiezustände zu bringen und diese mit neuen mikroskopischen Methoden zu untersuchen. Damit erschaffen sie Modellsysteme für Festkörper, in denen sie fundamentale Quantenphänomene studieren können. Immanuel Felix Bloch gilt als einer der Begründer des Gebiets der Quantensimulationen.
Das Forschungsgebiet gibt der Materialforschung maßgebliche Hinweise, wie gezielt bestimmte Materialeigenschaften erreicht werden können – beispielsweise auf dem Gebiet der Supraleiter. Darüber hinaus wird deutlich, wie durch Wechselwirkung dieser Vielteilchen-Systeme mit Licht neue, nicht-klassische Lichtquellen oder Quantenspeicher für Licht entwickelt werden können. Zudem werden auf diesem Gebiet die Grundlagen für Quanten-Informationssysteme gelegt.
Immanuel Felix Bloch realisiert hochkomplexe Versuchsaufbauten und arbeitet auch an der Entwicklung des dafür notwendigen Instrumentariums von Spiegeln und Strahlteilern für Materiewellen über neue Detektoren bis zur Erzeugung sehr starker Magnetfelder in den optischen Gittern.
Hohe Aufmerksamkeit erlangte Immanuel Felix Bloch mit dem „Münchener Atomlaser“: Noch während der Doktorarbeit in der Gruppe des späteren Nobelpreisträgers Theodor Hänsch gelang es ihm damit erstmals, auf Basis eines Bose-Einstein-Kondensats einen kontinuierlichen Strahl kohärenter Materiewellen zu erzeugen. Ein weiterer Meilenstein seiner Arbeit ist die Umwandlung eines im optischen Gitter gefangenen Vielteilchen-Systems von einem suprafluiden in einen Mott-Isolator-Zustand. Diese Veröffentlichung gehört zu den mit am häufigsten zitierten Papers aus der Atom-, Molekül- und optischen Physik und wurde mit dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis gewürdigt.