Verloren und wieder gefunden: Haben Photonen ein Gedächtnis?
In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlichten Arbeit wird erstmals experimentell demonstriert, dass sich durch gezielte Kontrolle der Umgebung Quantensysteme so verändern lassen, dass ein Rückfluss von Information aus der Umgebung stattfindet und somit die gewünschten, typisch quantenmechanischen Eigenschaften wiederhergestellt werden. Die Arbeit entstand aus einer engen Kollaboration zwischen Forschergruppen am Physikalischen Institut der Universität Freiburg, an der Universität Turku, Turku Centre for Quantum Physics/Finnland, und an der Universität Hefei, Key Laboratory of Quantum Information/China. Sie bestätigt in vollem Umfang die in Freiburg und Turku entwickelten theoretischen Vorhersagen.
Der im Experiment nachgewiesene Effekt beruht auf der Quanten-Natur der Polarisation von Photonen. Neue experimentelle Methoden ermöglichen eine genaue Präparation und eine präzise Zustands-Tomographie dieser Teilchen. Dadurch kann die zeitliche Entwicklung der Polarisation einzelner Photonen beim Durchgang durch doppelbrechende Materialien, wie zum Beispiel Quarz, im Detail verfolgt werden. Das Experiment zeigt, dass Photonen ein Gedächtnis haben, also in der Lage sind, sich an frühere Zustände zu erinnern und ihre ursprünglichen Quanteneigenschaften wiederzugewinnen. Die Ergebnisse versprechen eine Reihe von Anwendungen in der Quanteninformationstechnologie.
Originalveröffentlichung
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B.-H. Liu, L. Li, Y.-F. Huang, C.-F. Li, G.-C. Guo, E.-M. Laine, H.-P. Breuer and J. Piilo, Experimental control of the transition from Markovian to non-Markovian dynamics of open quantum systems. Nature Physics, published online: 11. September 2011
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