Benjamin Merkel


Beratung / Forschung

Beratung

 

Seit 2021
TNG Technology Consulting GmbH

  • Architektur-Design und Implementierung von verteilten Microservices zur Datenverarbeitung und -speicherung
  • Erfahren in cloud-basierten Technologien (AWS), Infrastructure as Code, und modernen Programmiersprachen
  • für internationale Großkonzern-Kunden
  • ~ 100 Mio Nachrichten pro Tag, ~ 5 Mio Nutzer

benjamin.merkel@tngtech.com

Wissenschaftliche Forschung

 

2016 – 2021
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching

  • Design, Bau und Charakterisierung eines ultrastabilen optischen Resonators mit hoher Finesse bei tiefer Termperatur
  • Resonator-unterstützte Spektroskopie von Erbium-Dotieratomen mit langer optischer Kohärenz bei Telekom-Wellenlängen zur Anwendung in lang-reichweitigen Quantennetzwerken
  • Verlängerung der Spin-Kohärenzzeit durch Dynamisches Entkoppeln: Theorie und Experiment

 

2012 – 2015
Universität Duisburg-Essen

  • Studentischer Tutor: Vorlesung+Übung ‚Mathe für Physiker‘
  • Studentische Hilfskraft: Korrektur von Übungen und Prüfungen in theoretischer Physik
  • Studentische Laborhilfskraft: Programmieren der Experiment­steuerung und Schreiben von Auswertungsskripten für zeit-aufgelöste optische Spektroskopie
research@benjamin-merkel.de

Ausbildung

 

2021   Promotion in Physik MPI für Quantenoptik, Garching Verstärkung einer Spin-Photon-Schnittstelle bei Telekom-Wellenlängen mittels optischem Resonator (Erbium-Dotieratome für Quantennetzwerke) (summa cum laude)

2015   Master in Physik Universität Duisburg-Essen Optische Untersuchung dynamischer Prozesse an einzelnen Quantenpunkten

2013   Bachelor in Physik Universität Duisburg-Essen Hochaufgelöste optische Spektroskopie einzelner Halbleiter-Quantenpunkte

Auslandserfahrung

 

2015 – 2016  Oxford University Academic Visitor Bau eines elektischen Schaltkreises zur Magnetfeldstabilisierung durch Feedback- und Feedforward-Korrekturen

2014  Princeton University Visiting Student Research Collaborator​ Design und Charakterisierung eines breitbandigen Infrarot-Detektors (Quantum Cascade Detector)

Preise / Stipendien

 

Promotionspreis Munich Center for Quantum Science and Technology, 2022

Studiumspreis Sparkasse Duisburg, 2014

Stipendium Studienstiftung des Deutschen Volkes, 2011 – 2016

Stipendium Evangelisches Studienwerk Villigst, 2011 – 2015​

Forschungs­interessen / Publikationen

erbium
Erbium-dotierte Kristalle in optischen Resonatoren als Bausteine für Quantennetzwerke

Erbium-Dotieratome sind ideal als Bausteine für Quanten­netzwerke geeignet, die sich über große Distanzen erstrecken, da sie sowohl kohärente optische Kontrolle bei einer Telekom-Wellenlänge ermöglichen, wo Verluste in optischen Fasern minimal sind, als auch bereits bei Temperaturen von flüssigem Helium robuste Spin-Kohärenz-Eigenschaften zeigen.
Durch Einbettung eines Erbium-dotierten Kristalls in einen optischen Resonator hoher Güte kann die Effizienz der Spin-Photon-Kopplung um mehrere Größen­ordnungen erhöht werden, wodurch ihr praktischer Einsatz für Anwendungen der Quanten­kommunikation in greifbare Nähe rückt.

Publikationen nach Peer-Review

  • Coherent and Purcell-enhanced emission from erbium dopants in a cryogenic high-Q resonator.
    B. Merkel, A. Ulanowski, A. Reiserer
    Physical Review X 10, 041025 (2020)
  • Spectral multiplexing of telecom emitters with stable transition frequency.
    A. Ulanowski, B. Merkel, A. Reiserer
    arXiv:2110.09409 (preprint 2021), submitted to Science Advances
  • Dynamical decoupling of spin ensembles with strong anisotropic interactions.
    B. Merkel*, P. Cova Fariña*, A. Reiserer
    Physical Review Letters 127, 030501 (2021)
  • Coherent control in the ground and optically excited states of an ensemble of erbium dopants.
    P. Cova Fariña*, B. Merkel*, N. Herrera Valencia, P. Yu, A. Ulanowski, A. Reiserer
    Physical Review Applied 15, 064028 (2021)
  • Erbium dopants in nanophotonic silicon waveguides.
    L. Weiss*, A. Gritsch*, B. Merkel, A. Reiserer
    Optica 8, 40-41 (2021)

quantumdots
Optische Messungen der Auf- und Entladeprozesse einzelner Halbleiter-Quantenpunkte mit Elektronen

Quantenpunkte sind winzige Einschlüsse eines Materials in einem anderen Halbleiter, wodurch Elektronen räumlich lokalisiert werden, ähnlich als wenn es "künstliche Atome" wären, deren optische und elektrische Eigenschaften durch Größe und Material­kombination der Quantenpunkte beeinflusst werden können.
Die starken optischen Nicht­linearitäten und die Sensitivität für elektrische Ladungen ermöglichen optische Messungen von Tunnel­prozessen einzelner Elektronen in Quantenpunkte sowie eine Frequenz-Stabilisierung der vom Quantenpunkt emittierten Photonen durch schnelles elektrisches Feedback.

Publikationen nach Peer-Review

  • Noise Suppression by a Built-in Feedback Loop.
    A. Al-Ashouri, A. Kurzmann, B. Merkel, A. Ludwig, A. D. Wieck, A. Lorke, M. Geller
    Nano Letters 19, 1, 135–141 (2019)
  • Charge-driven feedback loop in the resonance fluorescence of a single quantum dot.
    B. Merkel, A. Kurzmann, J.-H. Schulze, A. Strittmatter, M. Geller, A. Lorke
    Physical Review B 95, 115305 (2017)
  • Electron dynamics in transport and optical measurements of self-assembled quantum dots.
    A. Kurzmann, B. Merkel, B. Marquardt, A. Beckel, A. Ludwig, A. D. Wieck, A. Lorke, M. Geller
    Physica Status Solidi B, 254:1600625 (2017)
  • Optical Blocking of Electron Tunneling into a Single Self-Assembled Quantum Dot.
    A. Kurzmann, B. Merkel, P. A. Labud, A. Ludwig, A. D. Wieck, A. Lorke, M. Geller
    Physical Review Letters 117, 017401 (2016)

mirthe
Quantumkaskaden-Detektoren und -Laser im mittleren Infrarot

Hoch-aufgelöste optische Infrarot-Spektroskopie von Gasen und biologischem Gewebe hat breite Anwendung in Umwelt­wissenschaften und Medizin, da anhand von spezifischen molekularen Finger­abdrücken im Absorptions­spektrum eine hohe Sensitivität bei der Detektion von Spurengasen und biologischen Markern erzielt wird.
Während Quantenkaskaden-Laser die am weitesten verbreiteten kohärenten Lichtquellen im mittleren Infrarot sind, stellen Quantenkaskaden-Detektoren ihre lichtempfindlichen Gegenstücke dar.

Publikationen nach Peer-Review

  • Broadband (3.9 - 9.6 µm) Photocurrent in Quantum Cascade Detector with Diagonal Transitions.
    G. M. Penello, B. Merkel, D. L. Sivco, C. Gmachl
    Optical Society of America, Conference Paper CLEO: 2015

laserstabilization
Werkzeuge für Atomphysik-Experimente

Wissenschaftliche Durchbrüche in der Quantenphysik gehen Hand in Hand mit technischen Fortschritten, durch welche verlässlichere und extremere Versuchsbedingungen geschaffen werden können.
Zwei der häufigsten Anforderungen von modernen Experimenten sind kohärente Lichtquellen mit hoher Frequenz­stabilität und Generatoren für rauscharme und durchstimmbare Magnetfelder, die sich in Raum­temperatur-Setups integrieren lassen.

Publikationen nach Peer-Review

  • Laser stabilization to a cryogenic fiber ring resonator.
    B. Merkel, D. Repp, A. Reiserer
    Optics Letters 46, 444-447 (2021)
  • Magnetic field stabilization system for atomic physics experiments.
    B. Merkel, K. Thirumalai, J. E. Tarlton, V. M. Schäfer, C. J. Ballance, T. P. Harty, D. M. Lucas
    Review of Scientific Instruments 90, 044702 (2019)

Anderes

Cellist

  • über 20 Jahre Orchester-Erfahrung
  • Stimmführung in mehreren Orchester-Projekten
  • Mitwirkung in zahlreichen Kammermusik-Ensembles
music@benjamin-merkel.de

Private Nachhilfe in Physik/Mathematik

  • mehr als 10 Schüler und 15 Studenten seit 2017
  • z.B. in Atomphysik, Physik für Mediziner oder Thermodynamik und Technische Mechanik für Ingenieure
tutoring@benjamin-merkel.de

Lass einen Gruß da!

hello@benjamin-merkel.de

© 2022   Benjamin Merkel, München   |   Impressum