Quanten im Blitzlicht
Mithilfe von kurzen Laserlichtpulsen kann das schwer nachzuweisende Quantenverhalten von mikromechanischen Objekten beleuchtet werden.
Ein internationales Team um Forscher des Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) an der Universität Wien präsentiert eine neue Methode um Quantenobjekte zu beobachten. Dieses Verfahren soll eine bisher unerreichte Genauigkeit für Experimente liefern, die die Grenzen zwischen Quantenwelt und „klassischer Welt" hin zu immer größeren Objekten verschieben. Denn eine der faszinierendsten und noch immer offenen Fragen der modernen Physik ist, inwieweit Quantenphänomene an Objekten unserer Alltagswelt beobachtbar sind. Um dies zu beantworten, werden Quantenexperimente an immer größeren und schwereren Objekten durchgeführt. Je größer und schwerer die im Experiment verwendeten Objekte aber sind, umso schwieriger wird es, Quanteneffekte sichtbar zu machen.
Abb.: In dieser Darstellung eines Schrödinger-Katzen-Zustandes als Rippel (links) wird sichtbar, dass unter kontinuierlicher Beobachtung die Quanteneffekte verwischen (rechts). Das geschieht bei der „gepulsten Quanten-Optomechanik" nicht. (Bild: VCQ / Uni Wien)
Die von den Forschern entwickelte Methode der „gepulsten Quanten-Optomechanik" verwendet Lichtpulse, ähnlich einem Blitzlicht, die für Quantenmessungen an großen Objekten eine bislang unerreichte Genauigkeit ermöglichen. Die Funktionsweise des neuen Schemas beruht darauf, dass sich Quantenobjekte – im Widerspruch zu den Gesetzen der klassischen Physik – unter Beobachtung anders verhalten als im unbeobachteten Zustand.
Mit der gepulsten Quanten-Optomechanik kann ein Blick in die Quantenwelt von Objekten geworfen werden, die größer und schwerer als die bisher untersuchten Objekte sind. Insbesondere kann diese Methode unmittelbar in laufenden Experimenten angewandt werden. Konkret untersuchten die Forscher Experimente, die Quantenphänomene in mikro-mechanischen Resonatoren, d.h. in vibrierenden, massiven Objekten beobachten.
Uni Wien / PH
