Auflösung durch eine einfache Ungleichung

Stefan Rinner

Es werden Experimente am Ein-Atom-Maser (Mikromaser) zu den Grundlagen der Quantenmechanik vorgestellt. Insbesondere wird auf die Relevanz des Dekohärenzproblems hinsichtlich der Realisierung von Quantencomputern eingegangen. Die vorgestellten Experimente bilden ein einfaches Modellsystem, an dem sich dieser Vorgang studieren lässt. Hauptaugenmerk liegt auf der Erzeugung eines Superpositionszustands, der nur aus den |0>- und |1>-Komponenten des Photonfeldes des Mikromasers besteht. An ihm lassen sich die Auswirkungen der Dekohärenz besonders deutlich studieren (nur zwei Komponenten bilden den überlagerten Zustand). Das gleiche Ziel lässt sich durch Kopplung zweier Mikromaser erreichen, von denen einer den Vakuumzustand |0>, der andere den Ein-Photon-Zustand |1> enthält. Die erwünschte kohärente Überlagerung entsteht hier durch das Tunneln des Photons zwischen den gekoppelten Resonatoren. Zusätzlich enthält die Arbeit Vorschläge, wie mit dem Ein-Atom-Maser die Bell'sche Ungleichung getestet und die Teleportation eines Quantenzustands verwirklicht werden kann.

Dirk Eidemüller

Günther J. Wirsching, Ingo Schmitt, Matthias Wolff

Franz Ferschl

Die Bellsche Ungleichung erlaubt es, ein von Albert Einstein stammendes Gedankenexperiment zur Deutung der Quantenmechanik in recht durchsichtiger Weise zu analysieren. D’Espagnat hat der Ungleichung eine Fassung gegeben, die mit einem elementaren Wahrscheinlichkeitsraum auskommt. Aufgrund dieser Darstellung können die Konsequenzen einer neuerdings in Experimenten beobachteten Verletzung der Bellschen Ungleichung besonders deutlich sichtbar gemacht werden. In diesem Beitrag wird zunächst der historische Hintergrund der Debatte skizziert. Sodann wird die d’Espagnatsche Fassung weiter ausgebaut, um die Rolle der einzelnen Komponenten der experimentellen Anordnung besser sehen zu können. Schließlich wird eine wesentliche, aber immer noch elementare Erweiterung des Modells angegeben. Nunmehr kann gezeigt werden, daß die beobachteten Resultate nur durch eine Unsymmetrie der experimentellen Anordnung, nicht aber durch einen bisher vorgeschlagenen Verzicht auf ein gewisses Lokalitätspostulat erklärt werden können.

In den Jahren zwischen der Entdeckung der Quanten durch Max Planck, deren Aufnahme in die physikalische Wirklichkeit durch Einstein und der Formulierung des Komplementaritätsprinzips durch Bohr war in der Physik eine eigenartige Situation eingetreten. Die merkwürdige zweigespaltene Natur des Lichtes, so wie Einstein sie sah, schien vielen einfach zu unglaublich, als dass sie hätte wahr sein können.

Paul Gombás, D. Kisdi