Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stroboskop der Quantenphysiker: Resonator liefert kurze Lichtblitze für Verschränkung

01.02.2010
Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Quantencomputer ist die Erzeugung und Untersuchung von Systemen aus mehreren verschränkten Quanten. Photonen, die Teilchen des Lichts, eigenen sich sehr gut um solche Quantensysteme herzustellen.

Physikern um Prof. Harald Weinfurter (Ludwig-Maximilians-Universität, Max-Planck-Institut für Quantenoptik) ist es nun im Rahmen des Exzellenzclusters "Munich-Centre for Advanced Photonics" (MAP) gelungen, eine neue Methode zu entwickeln, die für die Herstellung verschränkter Photonen nötigen ultrakurzen Lichtpulse mit sehr hoher Intensität und in schneller Folge zu erzeugen. Ganz neue Anwendungsfelder rücken damit ins Blickfeld der Quantenphysiker.

Das Ziel der Forscher ist es, viele Photonen zu verschränken und zu verstehen, was dabei passiert. Dabei fasziniert die von Einstein sogenannte "spukhafte Fernwirkung" zwischen verschränkten Photonen die Quantenphysiker noch heute. Ihnen schwebt nicht nur der Quantencomputer vor, vielmehr versuchen sie, tiefer in die Welt der Quanten einzutauchen und zu untersuchen, wie sich die Verschränkung über grössere Quantensysteme verteilt.

Um mehrere verschränkte Photonen auf einmal zu erzeugen, braucht es ultrakurze Lichtpulse von hoher Leistung. Das große Hindernis war bisher, dass die dazu nötigen hohen Pulsenergien nicht erreicht werden konnten; zumindest dann nicht, wenn die einzelnen Lichtpulse stroboskopähnlich kurz, intensiv und genügend schnell hintereinander im Ultravioletten erzeugt werden sollten.

Die Münchener Arbeitsgruppe übertrug erstmals eine Methode, die im infraroten Bereich des Lichtspektrums gut funktioniert, auf den energiereicheren ultravioletten (UV) Bereich. Sie setzen dazu einen Resonator ein, um UV Lichtpulse von nur wenigen Femtosekunden (10-15 Sekunden) Dauer mit hoher Rate (82 MHz) hin und her zu jagen. Dabei addieren sich die Pulse fortlaufend, vorausgesetzt, jeder einfallende Lichtpuls überlagert sich exakt mit den bereits im Resonator umlaufenden Pulsen. Auf diese Weise entstehen ultrakurze Lichtpulse in schneller Folge. Diese Lichtpulse sind mehr als fünfmal stärker als solche, die durch vergleichbare kommerzielle Lasersysteme erzeugt werden können.

Mit Hilfe der Lichtpulse regen die Wissenschaftler dann einen Kristall an, der verschränkte Photonen aussendet. Roland Krischek, der diese Resonanzkammer mit konstruiert und erprobt hat, sieht darin große Chancen: "Unser Lichtresonator gibt uns nun die Möglichkeit, die Verschränkung über größere Systeme genauer zu untersuchen". Sein Kollege Witlef Wieczorek ergänzt: "Mit diesem Resonator kann man nicht nur verschränkte Photonen erzeugen, sondern auch Moleküleigenschaften oder den Ladungstransport in Halbleitern studieren."

Die Ergebnisse der Arbeitsgruppe werden ausführlich in der nächsten Ausgabe der Zeitschrift Nature Photonics veröffentlicht (online am 31. Januar).

DOI: 10.1038/NPHOTON.2009.286

Christine Kortenbruck | idw
Weitere Informationen:
http://www.munich-photonics.de
http://xqp.physik.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Reisetauglicher Laser
22.01.2018 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Magnetische Kontrolle per Handzeichen: Team entwickelt elektronische „Haut“ für virtuelle Realität
22.01.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics