Seit Einführung der modernen Quantenmechanik im Jahre 1925 erleben wir eine rasante und kontinuierliche Entwicklung der Kontrolle und des Verständnisses von Atomen und ihrer quantisierten Zustände. Dies führte rasch zu frühen Erfolgen und Anwendungen der Licht-Materie-Anregung wie Kernspintomographie und Atomuhren, die aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken sind. Man denke nur an die globale Satellitennavigation mit GPS und Ortungsdiensten. Heute bilden Quantenmetrologie und Präzisionsspektroskopie an atomaren Teilchen die Grundlage für Quantensensoren und -computer.
Im Vortrag werden wir Beispiele aufzeigen, wie Licht-Materie-Wechselwirkung in Quantensystemen in modernen Anwendungen genutzt wird und wie wir heute einzelne Atome und Ionen mit Hilfe von Laserlicht fangen, kühlen und für Präzisionsspektroskopie in optischen Uhren nutzen können. Eine besonders interessante neue Anwendung dieser ultra-genauen Uhren ist, Höhenunterschiede von wenigen cm auf der Erde auflösen und messen zu können.

Tanja Mehlstäubler studierte Physik an der Ludwig-Maximilian-Universität Würzburg und der State University of New York at Stony Brook, USA, wo sie mit einem Masterabschluss zu Arbeiten an der Paritätsverletzung in Franzium Atomen graduierte. Nach der Doktorarbeit zu Laserkühlverfahren für Frequenzstandards mit Neutralatomen arbeitete sie als PostDoc am Atomgravimeter am SYRTE in Paris. Das Atomgravimeter ist mittlerweile kommerziell erhältlich (iXblue). Danach wechselte sie von Quantentechnologie-Anwendungen mit Neutralatomen zu Ionen. Tanja Mehlstäubler baute die erste Nachwuchsforschergruppe an der PTB auf, um ihren neuartigen Ansatz der Multi-Ionen-Uhr zu demonstrieren.
2016 erfolgte die Habilitation an der Leibniz Universität Hannover zum Thema „Quantensensoren mit lasergekühlten Atomen und Ionen“. Seit 2018 hält sie eine Gast-Professor an der Osaka University in Japan und 2020 wurde sie Professorin an der Leibniz Universität Hannover und leitet den Fachbereich „Quantenuhren und komplexe System“ an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig.