Das Institut für Quantenoptik der Leibniz Universität Hannover befasst sich mit Grundlagenforschung und anwendungsorientierter Forschung im Bereich der Laserphysik und der Wechselwirkung von Laserlicht mit Materie. Die Arbeiten reichen thematisch von der kältesten bisher erzeugten Materie (Bose-Einstein-Kondensation) zu den heißesten durch Laserstrahlung erzielbaren Plasmen mit den kürzesten Laserpulsen auf Femto- und Attosekunden-Zeitskalen. Untersucht werden unterschiedlichste Systeme: Von einzelnen ultrakalten Atomen über Moleküle, die sich gerade an der Grenze ihrer Entstehung befinden, bis hin zu lebenden biologischen Systemen. Die Forschung erstreckt sich bis zur Quanteninformationsverarbeitung und der satellitengestützten Erforschung von Phänomenen der allgemeinen Relativitätstheorie. »Wie kann man Laser noch verbessern?«, »Wo kann man Laserlicht einsetzen?« oder »Was kann ich aus der Wechselwirkung von Laserlicht mit Materie lernen?«, das sind einige der zentralen Fragestellungen, die studiert werden. Neben dieser Grundlagenforschung stehen aber immer auch Anwendungsaspekte im Mittelpunkt des Interesses. So wird an neuartigen Bildgebungsverfahren für Gewebe und für technische Oberflächen gearbeitet, es wird erforscht, wie durch neue Verfahren der Atom- und Molekülmanipulation Atomuhren und atomare Inertialsensoren mit bisher unerreichter Genauigkeit gebaut oder Atom-Molekülreaktionen (chemische Prozesse) kontrolliert werden können; wie durch eine Laseroperation in Zukunft Brillen überflüssig gemacht oder sogar einzelne Zellen extrem schonend manipuliert werden können. Langfristig hofft man, mit einzelnen Atomen ein Modell eines Quantencomputers zu bauen oder zu Lasern immer kürzerer Wellenlänge bis zum Röntgenlaser zu gelangen.
Die Forschungsarbeiten finden in lokaler, nationaler und internationaler Zusammenarbeit statt. Kooperationen bestehen mit anderen Arbeitsgruppen innerhalb des Fachs Physik und dem Laser Zentrum Hannover (LZH), mit anderen Fakultäten der Leibniz Universität Hannover, mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig, der Technischen Universität Braunschweig, mit dem NIFE (Niedersächsisches Zentrum für Biomedizintechnik, Implantatforschung und Entwicklung), dem DLR-SI (Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik) sowie mit anderen national und international führenden Universitäten und Forschungseinrichtungen. Hervorzuheben sind dabei vor allem die Kooperationen im Rahmen der QUEST Leibniz Forschungsschule und der Exzellenzcluster PhoenixD: »Photonics, Optics, Engineering and Innovation across Disciplines«, QuantumFrontiers: »Licht und Materie an der Quantengrenze«, und Hearing4all: »Models, technology and solutions for diagnostics, restoration and support of hearing« sowie vieler von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, von Bundes- und Landesministerien, von der EU-Kommission oder der ESA geförderter nationaler und multinationaler Projekte. Maßgeblich trägt das Institut zum Quantentechnologie-Netzwerk QVLS »Quantum Valley Lower Saxony« bei. Der internationale Austausch von Wissen und Wissenschaftlern wird dabei ganz großgeschrieben. Die Absolventen des IQ finden nach Masterabschluss oder Doktorarbeit interessante berufliche Perspektiven in der weltweiten Forschung und/oder in der forschungsnahen Industrie.
Die vom Institut für Quantenoptik angebotene Lehre umfasst Proseminare, experimentelle Grundvorlesungen (Experimentalphysik I-IV) und fortgeschrittene Vorlesungen im Bachelorstudium wie z. B. Atom- und Molekülphysik und Kohärente Optik. Die Veranstaltungen richten sich an Bachelor-Studierende der Fächer Physik, Mathematik, Informatik und Meteorologie sowie der auf das Lehramt ausgerichteten Studiengänge. Für Masterstudenten werden fortgeschrittene Vorlesungen und Seminare mit unmittelbarem Forschungsbezug (Photonik, Atomoptik, Quantenoptik, Optische Schichten, etc.) angeboten. Alle Gruppen des Instituts bieten sowohl für Bachelor- als auch Masterstudenten der Physik und des Lehramts anspruchsvolle Abschlussarbeiten zu aktuellen Forschungsthemen. Hierbei wird viel Wert auf eine intensive und engagierte Betreuung gelegt. Dissertationsprojekte werden zumeist in nationale und multinationalen Drittmittelprojekte integriert. Ein großer Teil der Doktoranden ist zusätzlich in eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der EU oder dem Land Niedersachsen geförderten strukturierten Doktorandenausbildung eingebunden. Hierbei werden neben der Ausbildung im Labor forschungsbezogene Vorlesungen und Seminare sowie berufsorientierte Seminare angeboten.
