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Ultrakurzer Lichtblitz

Neue Quelle für verschränkte Photonen

Mit einer neuen Quelle für verschränkte Photonen möchte der aus Österreich stammende Physiker Harald Weinfurter sowohl die Grundlagenforschung als auch die Arbeiten am Quantencomputer vorantreiben.

Quantenphysik 03.02.2010

Der Wissenschaftler forscht an der Universität München und am Max-Planck Institut in Garching.

Höhere Raten verschränkter Photonen

Durch das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung bleiben Lichtteilchen (Photonen) über theoretisch beliebige Distanzen wie durch Zauberhand miteinander verbunden. Bestimmt man etwa die Polarisation (Schwingungsebene des Lichts) des einen Teilchens, kennt man augenblicklich auch den Zustand des anderen Teilchens, egal wo es sich gerade befindet.

Mittlerweile wird die Verschränkung auch praktisch eingesetzt, vor allem in der Quantenkryptographie. Damit können Daten - so beteuern die Physiker - absolut abhörsicher übertragen werden. Auch Quantencomputer gibt es mittlerweile in Ansätzen, dabei werden statt Elektronik und Transistoren Quanteneffekte wie die Verschränkung zum Rechnen eingesetzt.

"Durch die neue Methode können wir wesentlich höhere Raten an verschränkten Photonen erzeugen", erklärte Nikolai Kiesel gegenüber der APA. Kiesel ist Mitautor der Veröffentlichung und arbeitet mittlerweile am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Wien. Auch gelingt es beispielsweise, Pakete von vier und auch sechs jeweils miteinander verschränkten Lichtteilchen zu erzeugen, die dann für Experimente genutzt werden können.

Verstärker für Lichtimpulse

Um die hohen Raten zu erzeugen, haben die Wissenschaftler um Weinfurter eine Art Verstärker oder Resonator entwickelt. Dabei werden ultraviolette Lichtpulse von nur wenigen Femtosekunden (eine Femtosekunde ist der billiardste Teil einer Sekunde) Dauer mit hoher Rate (82 Megahertz) effektiv hin- und hergejagt. Dabei addieren sich die Pulse fortlaufend.

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", so die Münchner Forscher.

Mit Hilfe der Lichtpulse wird dann im Resonator - wie für die Erzeugung von verschränkten Photonen üblich - ein Kristall angeregt, der die Lichtteilchen aussendet. Der unscheinbare Kristall ist ein etwa zwei Millimeter großer Quader und besteht aus Barium-Borat.

science.ORF.at/APA

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