Manipulating photons non-destructively and taming Schrödinger cats of light

Licht breitet sich einerseits als elektromagnetische Welle aus – das zeigt sich z.B. an Interferenz-Erscheinungen; andererseits gibt es seine Energie nur in bestimmten Energiequanten ab, den sogenannten Photonen. Dieser Welle-Teilchen-Dualismus ist seit mehr als 100 Jahren bekannt und war die Grundlage für die Formulierung der Quantentheorie.

In vielen Aspekten widerspricht die Quantenphysik unserer Alltagserfahrung, weshalb die Wissenschaftler Anfang des 20. Jahrhunderts verschiedene „Gedankenexperimente“ entwarfen, um die Quantentheorie zu widerlegen oder ihre Unvollständigkeit zu demonstrieren. Allerdings hielt man diese Experimente damals für undurchführbar.

Aufgrund neuer technischer Entwicklungen und vieler kluger Ideen ist es in den letzten 20 Jahren gelungen, einige dieser Gedankenexperimente tatsächlich umzusetzen. Eines der zentralen Probleme in Experimenten mit Photonen ist deren hohe Zerbrechlichkeit, denn gewöhnlich werden sie bei ihrem Nachweis zerstört. Pof. Haroche ist es jedoch gelungen, die Natur auszutricksen und die Lichteilchen lange genug zu speichern. In seinem Vortrag erläutert er die Konstruktion einer „Photonen-Box“, in der er die einzelnen Quanten des eingefangenen Lichts zählen kann wie die Murmeln in einem Beutel, ohne dabei ihre Existenz zu gefährden.

Darüber hinaus kann er diese Lichtwolke trotz ihrer fast klassischen Ausdehnung so präparieren, dass sie sich in einer Überlagerung aus zwei physikalisch möglichen Zuständen befindet, die klassisch unterscheidbar sind – so wie die Katze aus Schrödingers bekanntem Gedanken-Beispiel gleichzeitig „tot“ und „lebendig“ ist. Die Erforschung dieses seltsamen Phänomens vertieft das Verständnis der in der Quantenwelt geltenden Gesetze, das seinerseits den Weg zu neuen Technologien wie etwa der abhörsicheren Verschlüsselung von Daten ebnen könnte.

Im Anschluss an den Vortrag diskutieren hochrangige Wissenschaftler und Repräsentanten aus Politik und Wirtschaft – Prof. Serge Haroche, Dr. Wolfgang Burtscher (GD Forschung und Innovation, Europäische Kommission), Dr. Carlos Härtel (GE Global Research) und Prof. Tommaso Calarco (Universität Ulm) – über das Thema „Forschung und Innovation“. Sie gehen dabei der Frage nach, wie Innovation im Kontext von Grundlagenforschung verstanden werden kann, und ob Forschung anwendungsorientiert sein muss, um der Gesellschaft zu nutzen. Moderiert wird die Podiumsdiskussion von Dr. Jeanne Rubner vom Bayerischen Rundfunk.

Die Veranstaltung findet anlässlich der „Conference on Resonator QED“ (9. – 13. September in München) statt, an der rund 140 Physiker aus aller Welt teilnehmen. Die Konferenz wird vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching) im Rahmen des Europäischen Trainingsnetzwerks „Circuit and Cavity Quantum Electrodynamics“ (CCQED) organisiert. Der Abendvortrag wird gemeinsam mit dem Deutschen Museum veranstaltet.

Die Veranstaltung sowie die Diskussion finden in englischer Sprache statt.

Der Eintritt ist frei, eine vorherige Anmeldung ist jedoch erforderlich. Ihre Anmeldebestätigung gilt als Einlasskarte.

Information und Anmeldung
ab dem 2. September 2013 unter
E-Mail: CCQED-Registration@mpq.mpg.de
Mehr über Prof. Serge Haroche:
www.college-de-france.fr/site/en-serge-haroche