„Fliegende optische Katzen“
Das am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) durchgeführte Experiment, das eine Analogie zu Schrödingers Katze herstellt, wurde bereits 2005 von den beiden Theoretikern Wang und Duan vorgeschlagen. Die Katze wird dabei durch kohärente Laserpulse repräsentiert, die sich in einer Überlagerung aus zwei unterschiedlichen Phasen befinden können. Um solch einen Überlagerungszustand herzustellen, reflektieren die Forscher einen Laserpuls definierter Phase von einem optischen Resonator, der aus zwei Spiegeln im Abstand von nur 0,5 mm besteht. Der Resonator enthält ein einzelnes gefangenes Atom, das anfänglich in einer Überlagerung von zwei Zuständen präpariert wird. Bei der Reflektion treten das Atom und der Laserpuls in Wechselwirkung und werden miteinander verschränkt. Eine anschließende Messung des Atoms ermöglicht es, den gewünschten optischen Katzenzustand herzustellen.
An­wen­dun­gen für die Quan­ten­kom­muni­kation
Die erzielten Ergebnisse haben potenzielle Anwendungen in zukünftigen Quantennetzwerken. Die Experimente zeigen, dass es geeignete Messungen am Atom erlauben, einen ganzen Zoo unterschiedlicher Katzenzustände zu erzeugen. Diese Zustände sind nicht wie in Schrödingers Gedankenexperiment in einer Kiste eingeschlossen. Da sie aus Licht bestehen, können sie zwischen den Knoten eines Quantennetzwerks hin- und herfliegen und sogar Quanteninformation übertragen. Ferner können Katzenzustände Protokolle zur Quantenfehlerkorrektur ermöglichen. Die Forscher hoffen, diese Eigenschaften in zukünftigen Experimenten nutzen zu können.
Text: Internationales Doktorandenkolleg „Exploring Quantum Matter“
