Experimentelle Purifikation gequetschter und verschränkter Zustände

• Applicant: Professor Dr. Roman Schnabel
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2006 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 21500014

Die Quanteninformation mit kontinuierlichen Variablen hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gezeigt. Eine der grundlegenden Problemstellungen in der Quanteninformation ist die Bewahrung der Kohärenz der beteiligten Quantenzustände. In der Regel werden verschränkte Zustände lokal erzeugt und dann durch Lichtfelder in einem Informationsnetzwerk räumlich verteilt. Absorption und Brechungsindexfluktuationen in dem Informationskanälen führen unweigerlich zu Dekohärenz und zu einem Verlust der Qualität der Verschränkung. Es konnte allerdings gezeigt werden, dass aus einer größeren Anzahl schwach verschränkter Zustände eine geringere Anzahl stärker verschränkter Zustände erzeugt werden können. Dieser Prozess ist von entscheidender Bedeutung und wurde Purifikation oder auch Destillation genannt. Für kontinuierliche Variablen ergibt sich jedoch ein Problem, da sie in der Regel von Zuständen mit Gaußscher Quantenstatistik getragen werden und theoretisch gezeigt wurde, dass für eine Purifikation Gaußscher Zustände der Bereich der Gaußschen Zustände und Operationen verlassen werden muss. Die technischen Anforderungen an vorgeschlagene Experimente sind jedoch so groß, dass eine Demonstration bisher nicht gelungen ist. In diesem Vorhaben soll die Purifikation von Verschränkung kontinuierlicher Variablen demonstriert werden. Dazu wird eine Quelle von gemischten, verschränkten Zuständen nicht-Gaußscher Statistik aufgebaut. Die vorgeschlagene Quelle basiert auf insgesamt vier gequetschten Laserstrahlen und wird es ermöglichen, in einem ersten Schritt die Purifikation von gequetschten Zuständen und anschließend die Purifikation von verschränkten Quadraturzuständen des Lichtfeldes zu demonstrieren.

• DFG Programme: Research Grants