Im Labor für Quantensensorik („Quantum-Sensing Lab“, quantum-sensing.physik.unibas.ch) der Forschungsgruppe von Prof. Dr. P. Maletinsky an der Universität Basel sind zwei Stellen für Doktorarbeiten zu vergeben. Thematisch befasst sich unsere Forschungsgruppe mit der Anwendung von gut kontrollierten Quantensystemen in der Sensorik, hauptsächlich im Bereich der optischen und magnetischen Bildgebung auf der Nanoskala, sowie mit dem Gebiet der Nanomechanik. Generell finden unsere Experimente an der Schnittstelle zwischen Festkörperphysik, Quantenoptik und der Nanotechnologie statt, verbinden Theorie mit Experiment und erlauben ein breites Spektrum an Kenntnissen zu erwerben.
• Der erste Themenbereich beinhaltet die magnetische Bildgebung auf der Nanoskala. Die von uns verwendete Technik beruht auf einer Rastersonde, welche mit einem einzelnen Elektronen-spin als Magnetfeldsensor ausgestattet wird. Dazu verwenden wir Diamantstrukturen mit eingebetteten Elektronen in Form von Stickstoff-Vakanz-Zentren ("NV-centers"). Mit dieser, von uns entwickelten Technologie konnten wir in der Vergangenheit Einzelelektronensensitivität sowie eine örtliche Auflösung im sub-20nm Bereich demonstrieren [1,2]. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, unsere Technologie erstmals in einer kryogenen Umgebung zu implementieren und damit Magnetismus in mesoskopischen Systemen zu studieren. Unser Fokus wird auf Spin- und Ladungs-Transport in 1- und 2-dimensionalen Systemen, sowie der Erkundung magnetischer Eigenschaften von Supraleitern liegen. Dieses Projekt ist im Grenzbereich zwischen Quantenoptik und Festkörperphysik angesiedelt und umfasst viele Facetten der Nanofabrikati
 on, Laserphysik, Quantenelektronik und Tieftemperaturphysik. 
• Das zweite Forschungsthema befasst sich mit Nanomechanik und der kohärenten Kopplung von einzelnen Elektronenspins an nanomechanische Oszillatoren. Wir werden erstmals einen neuartigen 

Kopplungsmechanismus zwischen Spins und mechanischer Bewegung basierend auf Kristallverspannungen [3] experimentell untersuchen und diesen nutzen, um eine starke Kopplung zwischen Spins und mechanischer Bewegung zu realisieren. Abermals werden Diamant und "NV-Zentren" als Materialsysteme im Zentrum stehen. Ein langfristiges Ziel unserer Arbeit ist es, durch die genannte Kopplung und in Kombination mit innovativen Kühlmethoden, nicht-klassiche Zustände eines makroskopischen Objekts zu kreieren und zu studieren. Thematisch ist diese Projekt im Bereich der Quanteninformationsprozessierung, Quantenoptik und Festkörperphysik angesiedelt [4,5].
Die Universität Basel genießt international eine hohe Reputation und ist generell exzellent ausgestattet. Das Physikdepartement ist international sehr gut vernetzt und hat einen starken Fokus in den Quanten- und Nano-wissenschaften, welche mit über zehn, eng kollaborierenden Forschungsgruppen vertreten sind. Wir bietet ein äusserst attraktives Forschungsumfeld und interessante Entlöhnung nach Schweizer Standards.
Der/die erfolgreiche Kandidat/in hat einen sehr guten Universitätsabschluss in Physik oder verwandten Gebieten, ist motiviert und interessiert in einer internationalen Forschungsgruppe zu arbeiten. Er/Sie arbeitet systematisch, strukturiert und selbständig und kann seine/ihre Ergebnisse präsentieren. Vorkenntnisse in der experimentellen Quantenoptik, Rastersondenmikroskopie oder Tieftemperaturphysik sind von Vorteil aber nicht notwendig.
Interessierte Kandidaten wenden sich bitte direkt an Prof. Dr. Patrick Maletinsky (patrick.maletinsky(a)unibas.ch, bitte Lebenslauf, Zeugnisse sowie Kontaktdaten von möglichen Referenzen angeben) und besuchen unsere Webseite für weitere Informationen.
Literatur-Hinweise:
1. M. S. Grinolds*, S. Hong*, P. Maletinsky*, L. Luan, M. D. Lukin, R. L. Walsworth, A. Yacoby, "Nanoscale magnetic imaging of a single electron spin under ambient conditions", Nature Physics, 9, 215
2. P. Maletinsky*, S. Hong*,M. S. Grinolds*, B. Hausmann, M. D. Lukin, R. L. Walsworth, M. Loncar, A. Yacoby, "A robust, scanning quantum system for nanoscale sensing and imaging", Nature Nanotechnology 7, 320
3. I. Wilson-Rae, P. Zoller, and A. Imamoglu, Laser Cooling of a Nanomechanical Resonator Mode to its Quantum Ground State, Phys. Rev. Lett.  92,  075507
4. S. Hong*, M. S. Grinolds*, P. Maletinsky*, R. L. Walsworth, M. D. Lukin, A. Yacoby "Coherent, mechanical control of a single electron spin" , Nano Letters 12, 3920
5. M. S. Grinolds*, P. Maletinsky*, S. Hong*, M. D. Lukin, R. L. Walsworth, A. Yacoby, "Quantum control of proximal spins using nanoscale magnetic resonance imaging", Nature Physics 7, 687


Methoden:
Quantenoptik/Rastersondenmikroskopie/Nanofabrikation/Nanotechnoogie/Spektroskpoie

Anfangsdatum: 1. Juli 2013

geschätzte Dauer: 36-42 Monate

Bezahlung: Nach CH Standards

Veröffentlichungen:
M. S. Grinolds*, S. Hong*, P. Maletinsky*, L. Luan, M. D. Lukin, R. L. Walsworth, A. Yacoby, "Nanoscale magnetic imaging of a single electron spin under ambient conditions", Nature Physics, 9, 215

P. Maletinsky*, S. Hong*,M. S. Grinolds*, B. Hausmann, M. D. Lukin, R. L. Walsworth, M. Loncar, A. Yacoby, "A robust, scanning quantum system for nanoscale sensing and imaging", Nature Nanotechnology 7, 320

S. Hong*, M. S. Grinolds*, P. Maletinsky*, R. L. Walsworth, M. D. Lukin, A. Yacoby "Coherent, mechanical control of a single electron spin" , Nano Letters 12, 3920

M. S. Grinolds*, P. Maletinsky*, S. Hong*, M. D. Lukin, R. L. Walsworth, A. Yacoby, "Quantum control of proximal spins using nanoscale magnetic resonance imaging", Nature Physics 7, 687

Homepage: http://quantum-sensing.physik.unibas.ch

Bewerbungsunterlagen, inklusive Lebenslauf, Zeugnissen sowie Kontaktdaten von 2-3 Referenzen bitte direkt an patrick.maletinsky(a)unibas.ch
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