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FP7

ONDEQUAM Ergebnis in Kürze

Project ID: 626628
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Frankreich

Zerstörungsfreie Quantenmessungen

Messungen, bei denen sich der Zustand des gemessenen Systems nicht ändert – das heißt frei von „Zerstörung“ bleibt – sind oftmals eine gute Herangehensweise, um mit Partikeln im Quantenmaßstab fertig zu werden. Ihre Realisierung – das Ziel einer EU-finanzierten Initiative – setzt Maßnahmen im Bereich von Lichtteilchen voraus.
Zerstörungsfreie Quantenmessungen
Wenn Physiker Photonenmessungen durchführen, stört dieser Prozess diese Systeme im Quantenmaßstab. Auch wenn die minimale Störung multiple Messungen ermöglicht und etwa das gleiche Ergebnis erzielen würde, verursachen die meisten realen Messungen größere Störungen als dieses ideale Minimum.

Im Zuge des EU-finanzierten Projekts ONDEQUAM (Optimal non-demolition quantum measurements) demonstrierten Physiker eine neue Methode zur Durchführung „idealer“ Messungen. Zerstörungsfreie Quantenmessungen ermöglichen die wiederholte Erkennung einzelner Partikel, ohne diese zu zerstören.

Im Vergleich zu dem konventionellen System zeigten die Physiker, dass ihre adaptive Methode bezüglich der Messung von Lichtteilchen innerhalb einer supraleitenden Kavität mit sehr hoher Feinheit um 45 % schneller war. Dies ist insbesondere bei einer Anwendung im Falle eines zerfallenden Photonenfelds von Bedeutung.

Zur Durchführung zerstörungsfreier Messungen bezüglich der Photonenanzahl verwendete das ONDEQUAM-Team ein Ramsey-Interferometer, um den Phasenübergang zu erkennen, den Atome durchlaufen, während sie die Kavität passieren. Die Menge an Informationen, die jedes Probenatom extrahiert, hängt von dem Phasenübergang und der Ausrichtung des Interferometers ab.

Eine sogenannte Vorwärts-Rückwärts-Analyse der Photonenanzahl wird daraufhin durchgeführt, um die Effizienz der zerstörungsfreien Quantenmessungen zu verbessern. Über die Evaluation von A-posteriori-Daten, welche dem zukünftigen Zustand des aktuellen Zustands entsprechen, waren die Physiker in der Lage, den Rauschpegel erheblich zu verringern.

Die ONDEQUAM-Methode beseitigt Uneindeutigkeiten bezüglich der Photonenanzahl, die bei Standard- und bei zerstörungsfreien Messungen von Photonen infolge der periodischen Ablesung in den Probenatomphasen präsent sind. Außerdem wurde die zeitliche Auflösung von Photonenmessungen stark verbessert.

Das Erreichen zerstörungsfreier Quantenmessungen zu Photonen könnte, auch wenn dies eine Herausforderung darstellt, zu neuen Quanteninformationstechnologien führen. Falls sich ebenfalls ein Feedback der Quantensysteme implementieren ließe, können sich die Physiker vorstellen, diese Systeme für Quantensimulationen und Quantenberechnungen zu verwenden.

Verwandte Informationen

Schlüsselwörter

Zerstörungsfreie Quantenmessungen, Lichtteilchen, ONDEQUAM, Ramsey-Interferometer, Quanteninformationen
Datensatznummer: 190862 / Zuletzt geändert am: 2017-01-16