Physiker der Universität Oxford in England haben erstmals ein effektives Verfahren zur Erzeugung quantenmechanisch verschränkter Photonen entwickelt. Diese speziellen Photonen stellen eine wichtige Grundlage für Quantencomputer sowie Quantenteleportationsexperimente dar. Die Wissenschaftler berichten darüber im Fachblatt Nature.
In ihrem Experiment schossen die Forscher um Antia Lamas-Linaures Licht eines Lasers durch ein Kristall aus Bariumborat. Einzelne Photonen (Lichtquanten) des Laserlichtes wurden dadurch in Paare quantenmechanisch verschränkter Photonen umgewandelt. Die Wahrscheinlichkeit für diesen Prozess ist allerdings extrem gering – kleiner als eins zu 10 Milliarden.
Der Trick zur Erzeugung größerer Mengen quantenmechanisch verschränkter Photonen besteht nun in einer einem Laser ähnelnden Spiegelanordnung um das Kristall. Die einzelnen Photonen des Lichtes – normale und quantenmechanisch verschränkte – werden zu beiden Seiten des Kristalls an Spiegeln reflektiert und durchdringen somit den Kristall viele Male. Dadurch können die quantenmechanisch verschränkten Photonen mit dem ursprünglichen Laserstrahl interferieren und so ihre Zahl vergrößern. Die einem Resonator ähnelnde Anordnung könnte einen ersten Schritt zu einem quantenmechanisch verschränkten Laser darstellen.
Quantenmechanisch verschränkte Teilchen weisen eine Vielzahl interessanter Eigenschaften auf. Die Teilchen befinden sich in einem der Quantenmechanik eigenen Mischzustand zwischen den Einteilchenzuständen. Die Messung des Zustandes eines mit anderen Teilchen verschränkten Teilchens bestimmt so zum Beispiel den Zustand aller anderen Teilchen. Diese Eigenschaft soll in Quantencomputern in so genannten QBits eingesetzt werden und so die Leistung von Computern um ein Vielfaches erhöhen. Die Erzeugung quantenmechanisch verschränkter Teilchen ist allerdings äußerst schwierig. Die Arbeit der englischen Physiker ist daher ein wichtiger Schritt hin zu Anwendungen der Besonderheiten der Quantenmechanik in der Grundlagenforschung und auch in der Informationstechnik.
Stefan Maier
