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Physik in unserer Zeit

Wärme in der Quantenwelt

Published Nov 1, 2024• 0 citations
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Abstract

Quantensysteme sind idealerweise von äußeren Rauschquellen abgeschirmt und befinden sich am absoluten Temperaturnullpunkt. Allerdings überleben Quanteneffekte auch bei endlicher Temperatur, was zu interessanten Fragen führt. Was bedeutet Wärme in der Quantenwelt? Welche Konsequenzen folgen aus thermischen Effekten für angewandte Quantentechnologien?

DOI
10.1002/piuz.202470601

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Relativitätstheorie und Quantentheorie bilden die beiden großen theoretischen Grundlagen der Physik des zwanzigsten Jahrhunderts. Genauso, wie die Relativitätstheorie zu neuen Einsichten in die Natur von Raum und Zeit führt und zu tiefgründigen Konsequenzen für die Mechanik und die Elektrodynamik gelangt, so führt auch die Quantentheorie zu vollkommen neuen Denkweisen, die die Grundlage für das Verständnis der Atom- und Kernphysik liefern. Einige Gesichtspunkte der quantenhaften Beschreibung der Naturvorgänge sind jedoch nicht vollkommen neu und können bereits in der klassischen Physik vorgefunden werden.
Die Experimente in der Quantenoptik sind sehr anfallig fur externe Rauschquellen, da diese zumeist starker als die zu beobachtenden Quanteneffekte sind und sie daher uberlagern. Aus diesem Grund liegt das Hauptaugenmerk bei diesen Experimenten auf der Reduzierung klassischer Rauschquellen, sowohl im optischen Aufbau als auch im Detektor. Die Detektion von gequetschtem Licht bzw. nicht-klassischen Lichtzustanden ware ohne die Entwicklung von sehr rauscharmen elektronischen Schaltungen nicht moglich gewesen. In dieser Arbeit wird eine derartige Schaltung fur einen homodynen Detektor vorgestellt, die eine vergleichsweise hohe optische Leistung von 100 mW messen kann. Das Detektorrauschen wird berechnet und einige Verbesserungen zum ersten Entwurf vorgeschlagen.
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