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Self-regulated strategies of employees toward learning
Get PDFThis study explores the strategies of employees during their attendance at introductory training in aerospace software engineering and the contrast between their needs in entry-level roles and the talent demands of their employers. Specifically, interviews with participants from six different companies show employees' self-regulatory actions during formal and informal learning situations while aiming to fulfill their learning needs. In line with previous research, this study affirms the various individual expressions of adult learning and notices the use of technology flexibly according to their preferences. The results of this study indicate various strategies that new employees use to educate themselves further, with the majority referring to searching for information or solutions independently. Their strategies differ depending on the trigger situation, the goals of the employees, and the available resources. Subsequently, this study recommends adopting a lifelong learning company culture, supporting self-regulation through training, enabling individualization, and ensuring networking, which facilitates help-seeking within the company, to promote employees’ learning. Further research regarding the influence of a company’s culture on training development and the learning strategies of its employees could support their learning and the company’s future
State-dependent potentials and clock ground-state cooling in an ytterbium quantum simulator
Get PDFIn dieser Arbeit wird der Aufbau eines neuartigen experimentellen Systems beschrieben, das aus einer Kombination von dreidimensionalen optischen Gittern und optischen Pinzetten besteht und mithilfe dessen Quantensimulationsexperimente mit ultrakalten Ytterbium-Atomen in zustandsabhängigen Potentialen ermöglicht werden. Dabei stellt diese Arbeit die erste Beschreibung einer erfolgreichen Realisierung von Seitenbandkühlprozessen mithilfe des ultraschmalen Uhrenübergangs in bosonischen, spinlosen Elementen dar, die uns ermöglichen, gefangene Atome in einem ein- oder zweidimensionalen optischen Gitter bis auf den axialen Grundzustand herabzukühlen, und die auch das Erreichen des absolut niedrigsten Quantenzustands in allen drei Raumdimensionen möglich machen sollte. Zudem werden seitenbandunaufgelöste Molasse-Kühltechniken geschildert, die es uns erlauben, Fluoreszenzabbildungen von Atomen in optischen Pinzetten sowie Gittern bei jeweils unterschiedlichen Wellenlängen mit langen Belichtungszeiten vorzunehmen. Hierbei ist das Einhalten von quasi-magischen Bedingungen entscheidend, um vergleichbare Fallentiefen für Atome im Grund- und angeregten Zustand unabhängig von der Position in der Falle oder der Intensität des Fallenlichts zu erreichen. Dies wird bei dem Molasse-Kühlen durch eine Verkippung der Magnetfeldrichtung, die die Quantisierungsachse festlegt, zu einem erstmals bestimmten magischen Winkel verwirklicht. Gleichsam erlaubt die Verwendung eines Gitters bei einer magischen Wellenlänge die hochpräzise Anregung von Atomen in den metastabilen Uhrenzustand, der als orbitaler Freiheitsgrad ein Schlüssel zur Simulation von komplexen Vielteilchensystemen darstellt. Durch spektroskopische Messungen bestimmen wir zwei weitere, zuvor unbestimmte magische Wellenlängen, die sich besonders für optische Pinzetten in Neutralatom-Quantencomputern eignen. Um zudem das Spektrum der realisierbaren Quantensimulationsexperimente zu erweitern, messen wir auch potentialfreie Wellenlängen, bei denen die atomare Polarisierbarkeit und somit die Atom-Licht-Wechselwirkung verschwindet, sowohl für den Grund- als auch den Uhrenzustand mithilfe von periodischer Modulation, die zu parametrischem Heizen und kontrolliertem Teilchenverlust führt. Ergänzend illustrieren wir eine neuartige Messmethode, die auf thermometrischen Messungen des Seitenbandspektrums beruht. Dies stellt die erste Messung solcher Wellenlängen für Ytterbium und insbesondere die erste Beschreibung einer potentialfreienWellenlänge für einen optisch angeregten Zustand überhaupt dar. Unterstützt wird dieses Resultat durch ein empirisches Modell, das die Polarisierbarkeiten der drei energetisch niedrigsten Zustände über den sichtbaren und infraroten Spektralbereich beschreibt und die gemessenen magischen und potentialfreienWellenlängen miteinbezieht, um die Präzision des Modells zu verbessern. Zudem führen wir in dieser Arbeit aus, wie optische Fallen bei ebendiesen Wellenlängen die Simulation von Gittereichtheorien in zwei räumlichen Dimensionen sowie die gezielte Neuanordnung von Atomen in Gittern mit geringen Abständen zwischen den Gitterplätzen ermöglichen können. Während Ersteres einen großen Schritt hin zu einem besseren Verständnis von komplizierten Feldtheorien bedeuten würde, erlaubt Letzteres die Initialisierung von beliebigen Anfangszuständen in optischen Gittern und eröffnet somit neue Möglichkeiten bei der Untersuchung von Vielteilchensystemen.This thesis reports on the construction of a novel experimental system based on a combination of a three-dimensional optical lattice and a tweezer array, which aims at the implementation of quantum simulation experiments with ultracold ytterbium atoms in state-dependent potentials. With large ground-state fractions as an essential prerequisite for most quantum simulation protocols, we describe the first realization of sideband cooling on the ultranarrow clock transition of spinless bosonic ytterbium atoms trapped in one- and two-dimensional optical lattices. This allows us to reach the lowest vibrational band along the strongly confined directions and is expected to provide us with a method to cool the atoms to the absolute motional ground state. In addition, we characterize a complementary molasses cooling method, enabling us to perform fluorescence imaging of atoms in optical tweezers and lattices at different trap wavelengths for long exposure times. Here, it is instrumental to attain quasi-magic conditions to cancel differential light shifts, rendering the cooling efficient for all atoms irrespective of their position in the trap and its depth. To this end, we find a new magic angle for this cooling transition by tilting the magnetic field vector with respect to the lattice polarization. Moreover, we make use of a magic-wavelength lattice to excite atoms to the metastable clock state with high precision, which can thus be used as an orbital degree of freedom to simulate complex many-body systems. Conducting spectroscopic measurements of the wavelength-dependent ac Stark shift, we further determine two previously unknown magic wavelengths, which will likely find manifold applications in neutral-atom quantum computing systems. To expand the toolbox for quantum simulation experiments, we also measure the tune-out wavelengths for the ground and clock state, where the respective ac polarizability and thus the atom-light coupling vanishes, by means of a modulation scheme to induce parametric heating and subsequent atom loss from the trap. Furthermore, we present a novel approach to detect tune-out wavelengths via sideband thermometry measurements. This represents the first report of such wavelengths for ytterbium and, in particular, the first time a tune-out wavelength for an excited state of an optical transition has been determined. We frame these results in an empirical model that describes the dynamical polarizabilities of the three lowest-lying states over the visible and infrared optical spectrum by taking the measured distinctive wavelengths into account, which leads to an enhanced predictive power of this model. Additionally, we explicate on the facility of leveraging state-dependent potentials for the simulation of lattice gauge theories in one and two spatial dimensions as well as strategies for the dense rearrangement of atoms in lattices or tweezer arrays with minimal spacings. While the former would enable the unprecedented study of complicated field theories, the latter could pave the way for quantum simulation experiments with arbitrary initial states in optical lattices, opening up the possibility to study new phenomena in previously inaccessible many-body systems
Stellenwert der Diagnosestellung und Computertomographie-gestützten Diagnostik im Rahmen der Schockraumversorgung bei Herz-Kreislauf-Stillstand
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Towards infrared single-photon detection with superconducting magic-angle twisted bilayer graphene
Get PDFSuperconducting single-photon detectors are among the most advanced photodetectors available, offering unparalleled sensitivity for applications requiring high precision, such as communication, radio astronomy, quantum networks, and spectroscopy. Despite their numerous advantages, traditional superconducting materials are limited by their spectral range and sensitivity to low-energy photons.
In this thesis, we propose a novel approach to advance single-photon detection by exploring the potential of moiré materials. Moiré materials are formed by vertically stacking two-dimensional layers with a slight twist angle, leading to the emergence of unique quantum phases. Specifically, we focus on magic-angle twisted bilayer graphene (MATBG), constituted by two graphene layers twisted at the so-called 'magic' angle of 1.1°. With an electron ensemble density of approximately 10^11 carriers per cm2, which is five orders of magnitude lower than that of traditional superconductors, MATBG exhibits ultralow electronic heat capacity and large kinetic inductance. These characteristics position MATBG as a groundbreaking material for quantum sensing applications, particularly in thermal sensing and single-photon detection.
Our study marks the first major steps towards developing a single-photon detector based on superconducting MATBG. We have made substantial progress in fabricating high-quality MATBG devices and conducted a pioneering study to measure the bolometric effect under continuous laser heating. This allowed us to perform the first measurement of the thermal conductance in the superconducting state of MATBG. The major achievement of this thesis is a proof-of-principle experiment demonstrating the capability of detecting single photons. By illuminating the device at millikelvin temperatures with a highly attenuated laser source and voltage biasing an MATBG device near its superconducting phase transition, we successfully demonstrated near-infrared single-photon detection. Our findings highlight the exceptional sensitivity of MATBG and provide valuable insights into the interaction between MATBG and photons.
This research paves the way for utilizing moiré superconductors as a groundbreaking platform for developing revolutionary quantum devices and sensors. The results of this study strongly encourage further exploration to extend single-photon detection capabilities to even lower energies using MATBG and other low-carrier density graphene-based superconductors
Orbital entanglement and correlation in many-electron systems
Get PDFThe many-electron ground state problem is a ubiquitous challenge faced in a wide range of subfields of physics and chemistry. The exponential scaling of the dimension of the solution space, and the growing complexity of the ground state in strongly correlated systems, pose immense difficulties in obtaining the ground state solution with both accuracy and efficiency. That being said, exploiting the specific features of the entanglement structures of many-electron systems may allow one to target specific corners of the Hilbert space where the solutions to our problems lie. A useful degree of freedom in the problem is the choice of the single-particle basis (orbitals) in which we represent the many-electron system and parametrize wavefunction ansätze. In this thesis, we will investigate the consequences of the choice of the orbital basis in solving many-electron problems, through the lens of orbital entanglement and correlation. We will first provide precise tools from quantum information theory, for addressing and quantifying various aspects of correlation and entanglement, while taking into account complications due to the indistinguishability of electrons. With these tools, we are able to systematically explore the basis choice dependence of orbital entanglement and correlation, which we use as a steering wheel for tuning the orbital entanglement of the ground state in two opposite directions: (i) By reducing the orbital entanglement according to appropriately designed cost functions, we developed the quantum information-assisted complete active space (QICAS) method, which identifies the energetically optimal active orbitals, without having to solve the ground state problem many times as in the conventional complete active space self-consistent field (CASSCF) approach. (ii) In contrast, if we express the ground state in terms of the set of maximally entangled atomic orbitals (MEAO), we arrive at a highly intuitive picture of the bonding structure of the molecule. Every two-center covalent bond corresponds to a pair of maximally (and monogamously) entangled orbitals. This correspondence can even be extended to multi-center bonds, by invoking the so-called genuine multipartite entanglement (GME). The MEAO basis serves as a unique medium for retrieving natural chemical concepts, from ever more complex wavefunction solutions. Our results highlight the flexibility and universal relevance of the concepts of orbital entanglement and correlation, and may shed lights on challenging problems in quantum physics and chemistry beyond the ground state problem.Das Grundzustandsproblem von Vielelektronensystems stellt eine der wichtigsten Herausforderungen in vielfältigen Bereichen der Physik und Chemie dar. Die exponentielle Zunahme der Dimension des Lösungsraums und die steigende Komplexität des Grundzustands in stark korrelierten Systemen machen es schwierig, eine genaue und gleichzeitig effiziente Lösung zu finden. Aufgrund begrenzter Rechenressourcen ist es notwendig, spezifische Eigenschaften der Verschränkungsstrukturen von Systemen mit vielen Elektronen auszunutzen, indem man sich auf die Bereiche des Hibertraums konzentriert, in denen die Lösungen des Grundzustandproblems liegen. Ein nützlicher Freiheitsgrad ist die Wahlfreiheit bei der Einteilchenbasis (Orbitale), die verwendet wird um die Wellenfunktion des Vielelektronensystems zu parametrisieren. Zunächst werden präzise Werkzeuge aus der Quanteninformationstheorie bereitgestellt, um neben verschiedenen Eigenschaften und der Quantifizierung von Korrelationen und Verschränkungen auch die Herausforderungen zu berücksichtigen, die sich aus der Ununterscheidbarkeit der Elektronen ergeben. Diese Werkzeuge ermöglichen eine systematische Untersuchung der Abhängigkeit von Orbitalverschränkung von der gewählten Basis, die dann zur Anpassung der Orbitalverschränkung des Grundzustands in zwei entgegengesetzte Richtungen genutzt wird: (i) Durch die Reduzierung der Orbitalverschränkung gemäß entsprechend gestalteter Kostenfunktionen, der quanteninformationsunterstützte vollständige aktive Raum (QICAS) identifiziert direkt die energetisch optimalen aktiven Orbitale, ohne dass dabei das Grundzustandsproblem wiederholt gelöst werden muss, wie es beim herkömmlichen Ansatz des kompletten aktiven Raums mit selbstkonsistentem Feld (CASSCF) der Fall ist. (ii) Wird der Grundzustand jedoch durch die Anzahl der maximal verschränkten Atomorbitale (MEAO) dargestellt, erhält man ein äußerst intuitives Bild der Bindungsstruktur eines Moleküls. Jede kovalente Zweizentrenbindung entspricht einem Paar maximal (und monogam) verschränkter Orbitale. Dieser Zusammenhäng lässt sich sogar auf Multizentrenbindungen erweitern, indem man die sogenannte echte multipartite Verschränkung (GME) betrachtet. Die MEAO-Basis fungiert als einzigartiges Werkzeug um natürliche chemische Konzepte aus immer komplexeren Wellenfunktionslösungen abzurufen. Diese Ergebnisse betonen die Flexibilität und universelle Relevanz der Konzepte von Orbitalverschränkung und können wertvolle Einblicke in anspruchsvolle Probleme der Quantenphysik und -chemie bieten, die über das Grundzustandsproblem hinausgehen