Durchbruch gelungen: Erstmals Quantenlicht manipuliert

Einem internationalen Team von Physiker*innen ist es zum ersten Mal gelungen, kleine Lichtteilchen, sogenannte Photonen, zu manipulieren und zur Wechselwirkung zu bringen.  Für die Quantentechnologie eröffnet das Experiment neue Möglichkeiten. Sowohl was die Informationsverarbeitung bei photonischen Quantencomputern als auch was die Genauigkeit von Messgeräten, etwa in der Medizin, betrifft. Das Experiment öffne die Tür zur Manipulation von Quantenlicht, sagte der Physiker Sahand Mahmoodian von der University of Sidney.

Verschränktes Quantenlicht

Die  Forscher*innen aus Australien, der Schweiz und Deutschland erzeugten mithilfe von künstlichen Atomen verschränktes Quantenlicht. Normalerweise interagieren Photonen nicht miteinander, sondern fliegen durcheinander hindurch. Bei dem Experiment erzeugten die Forscher*innen einen Hohlraum in einem Halbleiter und ein künstliches Atom. In dem Hohlraum wurden die Photonen festgehalten und in dem Atom, das auch als Quantenpunkt bezeichnet wird, aneinandergebunden. Dadurch sei ein verschränkter Zustand zwischen 2 Photonen entstanden, der dazu führt, dass sich die aneinandergebundenen Photonen anders verhielten als einzelne Lichtteilchen, wird in einer Aussendung der Ruhr Universität Bochum erklärt.  

Konkret konnten die Forscher*innen messen, dass einzelne Lichtteilchen langsamer flogen als die beiden aneinandergebunden Photonen. Mit dem Experiment konnten die Forschenden erstmals auch Einsteins stimulierte Lichtemission für einzelne Photonen demonstrieren, die als Grundlage des Lasers gilt.

Die Demonstration sei ein wichtiger erster Schritt, um Quantenlicht für den praktischen Gebrauch nutzbar zu machen, sagte Mahmoodian. Ermöglicht werden dadurch etwa sensitivere Messungen mit höherer Auflösung in der Medizin und Biologie, wo mit dem Licht winzige Abstände bestimmt werden können. Auch der Datentransfer in entsprechenden Systemen soll dadurch verbessert werden können, weil Information mit Lichtgeschwindigkeit, nahezu störungsfrei, transportiert werden können.

Die Ergebnisse wurden von den Forscher*innen vor kurzem in der Zetischrift Nature Physics veröffentlicht.