Die Studie der Quantenaspekte optischer Bilder
In den letzten Jahren gab es enorme Entwicklungen in der Quantenoptik, die sich von einer akademischen Fachrichtung in einen sich rasch entwickelnden Bereich mit einer hauptsächlichen Anwendung in der Informations- und Computerbranche verwandelte. Im Rahmen des QUANTIM-Projekts wurden die Anwendungsgebiete untersucht, die sich in Bezug auf die Informationstechnologie aus dieser Wissensmenge ergeben, indem man die Bereiche der klassischen optischen Bildverarbeitung mit denen der Quantenoptik verband. Die QUANTIM-Forscher wollten herausfinden, wie die räumlichen Aspekte der Quantenverknüpfung des Lichts zur Qualitätssteigerung verschiedener Funktionen genutzt werden können, die für die Informationstechnologie von großer Bedeutung sind, wie beispielsweise Aufzeichnen, Verschlüsseln, Speichern, Auslesen, Aktualisieren und Vervielfältigen optischer Informationen. Innerhalb des Projekts richtete man sich auf das Quantenrauschen. Aufgrund von Quantumfluktuationen ist das Quantenrauschen eine wesentliche Eigenschaft aller Systeme, die selbst dann anhält, wenn alle klassischen Fehlerquellen im Messvorgang ausgeschaltet wurden. Vor dem Beginn des Projekts zeigte die Forschung bereits, dass optische Messungen durch den Einsatz unkonventioneller Lichtzustände über den Standardgrenzwert des Quantenrauschens hinaus verbessert werden könnten. Im Laufe des QUANTIM-Projekts wurde dieser Effekt experimentell bei der Messung der Zentrumsposition eines Strahls demonstriert. Dies heißt im Einzelnen, dass experimentell belegt wurde, dass eine Verbesserung der Messung der Zentrumsposition eines Lichtstrahls auf Angström-Ebene, deutlich unterhalb des Standardgrenzwertes des Quantenrauschens, möglich ist. Zu diesem Zweck nutzte man ein unkonventionelles multimodales Licht, dass durch die Mischung komprimierter und kohärenter Strahlen mit einem entsprechenden Querschnitt erzeugt wurde. Darüber hinaus wurden bei einem zweiten Experiment simultane Messungen der beiden Querkoordinaten des Strahlzentrums durchgeführt, die unterhalb des Standardgrenzwertes des Quantenrauschens lagen. Die Ideen, Ergebnisse und Verfahren von QUANTIM können in optische Abbildungssysteme modernster Technologie implementiert werden, da diese die Erreichung des Grenzwertes für das Schrotrauschen ermöglichen. Diese Tatsache in Verbindung mit der fortwährenden Weiterentwicklung des theoretischen Verständnisses zu Messungen in Bildern wird neue, höchst empfindliche Methoden im Bereich der Bilderfassung und der Verarbeitungstechnologien unterstützen.