Forschung & Entwicklung

Vorhersage verschränkter Photonen

16.08.2010

Eine neuartige Quelle verschränkter Lichtteilchen erlaubt erstmals, verschränkte Zustände nachzuweisen, ohne diese zu messen.

Sind zwei Photonen nach quantenmechanischem Verständnis miteinander verschränkt, so bleiben sie über beliebige Distanzen verbunden. Führt man eine Messung, z.B. des Polarisationszustandes, an einem der beiden Teilchen durch, so ändert sich auch der Zustand des anderen Teilchens. Bisher konnte der Emissionszeitpunkt verschränkter Photonen aus einer Quelle nicht angegeben werden. Physiker um Philip Walther und Anton Zeilinger von der Universität Wien und vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften haben eine Teilchenquelle entwickelt, die nun die Vorhersage des verschränkten Zustands ermöglicht. Eine Messung zur Anwesenheit verschränkter Teilchen ist damit überflüssig.
Das Konzept der neuartigen Quelle beruht auf zusätzlichen Hilfsteilchen, deren Messung eine Aussage über den Zustand der verbleibenden Teilchen ermöglicht. Sechs Photonen werden in einem speziellen quantenmechanischen Zustand präpariert. Misst man nun vier dieser Photonen in einer festgelegten Konfiguration, so befinden sich die übrigen beiden Photonen in einem verschränkten Zustand. Vier gleichzeitige Detektorklicks der vier Hilfsphotonen signalisieren also die Aussendung eines Paares verschränkter Photonen, so die an der Arbeit beteiligte Physikerin Stefanie Barz. Verschränkte Photonen sind eine wichtige Grundlage für die Entwicklung der Quantenkommunikation und linearen optischen Quanteninformation.
[S. Barz, G. Cronenberg, A. Zeilinger, P. Walther, Heralded generation of entangled photon pairs, Nature Photonics, 27.06.2010, DOI: 10.1038/nphoton.2010.156]

Photonik 4/2010

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• http://www.iqoqi.at