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Q: Quantenoptik und Photonik
Q 45: Quanteninformation IV
Q 45.5: Vortrag
Freitag, 26. März 2004, 12:15–12:30, HS 101
Experimentelle vollständige Bell-Zustandsanalyse — •Gerhard Huber1, Carsten Schuck1, Oliver Schulz1, Christian Kurtsiefer2 und Harald Weinfurter1,3 — 1Ludwig-Maximilians-Universität, München — 2Department of Physics, National University of Singapore — 3Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching
In vielen Anwendungen der Quanteninformation und -kommunikation werden die vier maximal verschränkten Bell-Zustände zur Kodierung der Information zweier Qubits verwendet. Eine zentrale Aufgabe dabei ist es, die orthogonalen Bell-Zustände unterscheidbar zu detektieren. Wie kürzlich gezeigt wurde [1], ist dies mit linearen optischen Elementen nicht zu bewerkstelligen. Nur zwei der vier Zustände können mit Sicherheit unterschieden werden, bzw. im nichtdeterministischen Fall ist die Wahrscheinlichkeit, einen Bell-Zustand richtig zu klassifizieren, nicht größer als 50%.
Die heute gebräuchlichste Methode zur Generierung verschränkter Photonen ist die spontane parametrische Fluoreszenz, wobei das Photon eines Pumpstrahls in einem nichtlinearen Medium spontan in zwei Photonen halber Energie konvertiert. Aufgrund des Entstehungsprozesses sind diese Photonen nicht nur in ihrer Polarisation verschränkt – in diesem Freiheitsgrad wird die eigentliche Information kodiert – sondern auch in Energie bzw. Zeit. Indem wir uns diesen Umstand zunutze machen ist es uns erstmals möglich, die vollständige Bell-Zustandsanalyse mit linearoptischen Komponenten durchzuführen, d.h. jeden der vier Zustände mit Sicherheit von den anderen zu unterscheiden.
[1] J. Calsamiglia, N. Lütkenhaus, Appl. Phys. B 72, 67 (2001)