Ein-Atom-Maser: Erzeugung verschränkter Zustände und Dekohärenzuntersuchungen

Zusammenfassung (Deutsch)

Es werden Experimente am Ein-Atom-Maser (Mikromaser) zu den Grundlagen der Quantenmechanik vorgestellt. Insbesondere wird auf die Relevanz des Dekohärenzproblems hinsichtlich der Realisierung von Quantencomputern eingegangen. Die vorgestellten Experimente bilden ein einfaches Modellsystem, an dem sich dieser Vorgang studieren lässt. Hauptaugenmerk liegt auf der Erzeugung eines ...

Zusammenfassung (Deutsch)

Es werden Experimente am Ein-Atom-Maser (Mikromaser) zu den Grundlagen der Quantenmechanik vorgestellt.
Insbesondere wird auf die Relevanz des Dekohärenzproblems hinsichtlich der Realisierung von Quantencomputern eingegangen.
Die vorgestellten Experimente bilden ein einfaches Modellsystem, an dem sich dieser Vorgang studieren lässt.
Hauptaugenmerk liegt auf der Erzeugung eines Superpositionszustands, der nur aus den |0>- und |1>-Komponenten des Photonfeldes des Mikromasers besteht. An ihm lassen sich die Auswirkungen der Dekohärenz besonders deutlich studieren (nur zwei Komponenten bilden den überlagerten Zustand).
Das gleiche Ziel lässt sich durch Kopplung zweier Mikromaser erreichen, von denen einer den Vakuumzustand |0>, der andere den Ein-Photon-Zustand |1> enthält. Die erwünschte kohärente Überlagerung entsteht hier durch das Tunneln des Photons zwischen den gekoppelten Resonatoren.
Zusätzlich enthält die Arbeit Vorschläge, wie mit dem Ein-Atom-Maser die Bell'sche Ungleichung getestet und die Teleportation eines Quantenzustands verwirklicht werden kann.

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

This work contains proposals for Micromaser-experiments concerning the fundamentals of quantum mechanics. The problem of decoherence is an important obstacle to the realisation of quantum computers. The proposed experiments allow the investigation of the decoherence process on a fundamental level. The main point is the preparation of superposition of |0>- and |1>- photon states in the micromaser. ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

This work contains proposals for Micromaser-experiments concerning the fundamentals of quantum mechanics.
The problem of decoherence is an important obstacle to the realisation of quantum computers.
The proposed experiments allow the investigation of the decoherence process on a fundamental level.
The main point is the preparation of superposition of |0>- and |1>- photon states in the micromaser. This is the most simple example of superpositions at which the effects of decoherence can be studied (only two components involved).
Second, coupling two micromasers (one in the |0>-state, the other in the |1>-state) produces the desired coherent superposition through tunneling of the photon between the two coupled resonators.
Additionally, this work contains proposals concerning the realisation of a micromaser experiment testing Bell's inequality and the realisation of teleporting an unkown quantum state between micromaser cavities.

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