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Herstellung von optischen „Schrödingerkatzen“

18.10.2007
Seit 1935 und seit dem Gedankenexperiment des österreichischen Physikers Erwin
Schrödinger, entspricht „Schrödingers Katze“ (1) einem klassischen System in einem Zustand der Quantensuperposition.

Im Jahre 1996 haben solche Systeme einen Schein von Wirklichkeit erreicht. Seitdem entwickeln immer mehr Forscherteams, auf der Basis der Quantenphysik zur Realisierung dieses Datentransfers, diesen Stand der Technik weiter.

Französische und australische Forscher haben vor kurzem (08/2007) ein Protokoll erstellt, um eine „optische Katze“ mit großer inkrementaler Amplitude zu entwickeln (d.h. eine Lichtwelle, die gleichzeitig zwei entgegengesetzte Phasen hat).

Es geht darum, ein klassisches System zu finden, bei dem die Interaktion mit der Umgebung den Zustand der Quantensuperposition nicht zerstört. Genauer gesagt wird hier die Lichtwelle durch eine Quantensuperposition von fast-klassischen Zuständen (2) bezeichnet. Das Protokoll wurde in

der Theorie und in Versuchen bewiesen.

In der praktischen Beweisführung verwendeten die Physiker sehr kurze Lichtimpulse (180 fs), um zwei Photonen-Zustände hervorzurufen. Durch eine homodyne Dektektion wurde die Wiederherstellung der Wigner-Funktion von zwei Photonen-Zuständen und die Identifizierung dieser Zustände bei „Katzen“ möglich. Diese Funktion, definiert auf Phasenräume, zeigte tatsächlich Interferenzen zwischen den zwei fast-klassischen Zuständen

und nahm negative Werte ab.

Angesichts des schnellen technischen Fortschritts gehen die Forscher davon aus, dass die Reinheit der Superpositionen schnell zunehmen wird, bis sie schließlich auf dem Gebiet der Quanteninformation nützlich eingesetzt werden kann.

(1) Schrödingers Katze ist das Gedankenexperiment und wird folgendermaßen aufgebaut: in einem geschlossenen Kasten sitzt eine Katze, bei ihr befindet sich ein radioaktiver Atomkern, der langsam zerfällt. Diesen Zerfall zeichnet ein Geigerzähler auf. Er ist an eine Vorrichtung angeschlossen, die Giftgas freisetzen soll, sobald der Kern zerfallen ist. Die Katze würde davon sterben. Die Quantenphysik geht nun davon aus, dass der Kern gleichzeitig zwei Zustände einnehmen kann, den noch nicht zerfallenen und den zerfallenen. Demzufolge

müsste sich auch die Katze in einem Schwebezustand zwischen schon tot und noch lebendig befinden.

(2) Die Quantenoptik macht identische Vorhersagen für die klassische Theorie und für quasiklassische Zustände.

Kontakt: Alexei Ourjoumtsev
Laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’Optique, Université Paris-Sud,
CNRS UMR 8501, 91127 Palaiseau, France
@ alexei.ourjoumtsev@institutoptique.fr
+33 1 64 53 33 70 or 33 88
http://www.iota.u-psud.fr/~grangier/Optique_quantique.html
Quelle: Nature, 16.08.2007
Redakteur: Mathieu Girerd, mathieu.girerd@diplomatie.gouv.fr
PHYSIK
Wissenschaft-Frankreich (N° 129 vom 17.10.2007)
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