Dr. Zlata Fedorova promovierte zum Thema “Simulation of time-periodic and topological tight-binding systems with plasmonic waveguide arrays” bei Prof. Dr. Stefan Linden von der Gruppe Nanophotonik am Physikalischen Institut der Universität Bonn. Durch periodisches „Schütteln“ - etwa mit einem Laser-Strahl - können die Eigenschaften eines Quanten-Systems modifiziert werden.
“Diese Floquet-Treiben genannte Technik hat sich in den letzten Jahren zu einem wichtigen Werkzeug zur Manipulation von ultrakalten Atomen und Elektronen in Kristallen entwickelt”, sagt Prof. Linden. Die grundlegende Idee ist, Zustände des ursprünglichen Systems durch das periodische „Schütteln“ kontrolliert miteinander zu mischen, um so neuartige Eigenschaften zu erzielen. In ihrer Arbeit untersuchte Zlata Fedorova, wie sich durch Floquet-Treiben die topologischen Eigenschaften und der Transport von Licht in optischen Wellenleiterstrukturen kontrollieren lassen.
“Ich fühle mich geehrt und freue mich, diese Auszeichnung zu erhalten”, sagt Dr. Zlata Fedorova. “Der Preis inspiriert mich dazu, noch härter für die Wissenschaft zu arbeiten. Meinem Doktorvater Prof. Stefan Linden gilt mein tiefster Dank.” Die Geehrte sieht es als Privileg, im Ausland in einem der führenden Forschungszentren wie der Universität Bonn zu arbeiten.
Experimentelle Realisierung einer schnellen Quantenpumpe
Dr. Fedorova beschäftigte sich unter anderem mit der experimentellen Realisierung einer schnellen Quantenpumpe mittels Floquet-Treiben. Das zugrundeliegende Konzept geht auf eine theoretische Arbeit des Nobelpreisträgers David J. Thouless zurück, in der er beschreibt, wie durch eine sehr langsame Modulation einer Kette ein Teilchen in jeder Periode um genau einen Gitterplatz verschoben wird. Man spricht in diesem Fall von quantisiertem Transport. Experimentell lässt sich dieses Konzept aber nur schwer umsetzen, da beim „Schütteln“ normalerweise vorwärts- und rückwärtslaufende Zustände ungewollt gekoppelt werden und daher der Versatz des Teilchens nicht quantisiert ist.
“Zlata Fedorova entwickelte einen innovativen Ansatz, um dieses Problem zu lösen”, berichtet Linden. Durch geeignete zeitliche und räumliche Variation der Absorption entlang der Wellenleiter gelang es ihr, die rückwärtslaufenden Zustände zu unterdrücken ohne die vorwärtslaufenden Zustände zu beeinflussen. Hierdurch konnte sie in ihren optischen Experimenten selbst bei hohen Modulationsfrequenzen einen quantisierten Transport von Licht entlang der Wellenleiterstruktur beobachten. Über die Realisierung einer schnellen Thouless-Pumpe hinaus eröffnet diese Idee vielfältige Möglichkeiten zur Kontrolle der Transporteigenschaften in eindimensionalen Gittern.
Absolventin der Bonn-Cologne Graduate School
Zlata Fedorova hat das Bachelorstudium am Moskauer Institut für Physik und Technologie und das Masterstudium an der Bonn-Cologne Graduate School of Physics and Astronomy (BCGS) absolviert. Promoviert wurde Dr. Fedorova in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Stefan Linden am Physikalischen Institut der Universität Bonn. Seit kurzem forscht sie als Postdoktorandin der Friedrich-Schiller-Universität Jena an zweidimensionalen Halbleiterstrukturen und photonischen Metaoberflächen.
