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Quanteneigenschaften des Lichtes

Helmut Lindner

Published Jan 1, 1991• 0 citations

Abstract

Nach der ersten Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit aus astronomischen Beobachtungen durch Olaf Römer (1673) entstanden zwei Theorien über das Wesen des Lichtes:

DOI: 10.1007/978-3-322-86079-8_47

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Interferenz von Lichtwellen

Taissija I. Trofimowa

Die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten der Optik sind schon seit alters her bekannt. Zum Beispiel wurde das Gesetz von der geradlinigen Ausbreitung und Reflexion des Lichtes erstmals im Jahre 430 v. Chr. formuliert. Aristoteles und Ptolemäus untersuchten 350 v. Chr. die Lichtbrechung. Die ersten Vorstellungen zur Natur des Lichtes entstanden bei den alten Griechen und den Ägyptern. Diese Vorstellungen erfuhren im Laufe der Entwicklung und unter dem Einfluß wichtiger Entdeckungen (zum Beispiel Parabolspiegel (13. Jahrhundert), Mikroskop (16. Jahrhundert), Fernrohr (17. Jahrhundert)) ihre Fortsetzung und Transformation. Ende des 17. Jahrhunderts entstanden auf der Grundlage der jahrhundertealten Erfahrungen zwei Theorien des Lichtes: die Korpuskulartheorie (I. Newton) und die Wellentheorie des Lichtes (R. Hooke und C. Huygens).

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Über die allgemeine Theorie

Niels Henrik David Bohr

Die Quantentheorie der Linienspektren beruht auf den folgenden Grundannahmen:

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Erzeugung und Charakterisierung von Einzelphotonen aus PDC in PPKTP für Anwendungen in der Quanteninformation

Sabine Euler

Über Jahrhunderte hinweg teilte die Frage nach der Natur des Lichts die Wissenschaftler in zwei Lager. Zum einen in Vertreter der Teilchenhypothese, zum anderen jedoch spätestens nach der Veröffentlichung der Maxwell-Gleichungen und dem Nachweis elektromagneti- scher Wellen durch Heinrich Hertz in Anhänger der Wellentheorie von Licht. Erst mit der Entwicklung der Quantenmechanik zu Beginn des 20. Jahrhunderts erwiesen sich beide Theorien als gleichberechtigt. Bereits 1905 von Einstein postuliert, gelang der Nachweis einzelner Photonen, wie die Lichtteilchen mittlerweile genannt wurden, erst im Jahr 1977 durch Kimble et al., Experimente zur Wellennatur von Einzelphotonen erfolgten 1986 durch Grangier et al.. Seit den 1970er Jahren erfolgt die Präparation von Einzelphotonen nach immer neuen ex- perimentellen Ansätzen, die Entwicklung der Quanteninformation in den 1980er Jahren er- öffnet über die Untersuchung spannender quantenmechanischer Zusammenhänge hinaus ein praktisches Anwendungsfeld für Einzelphotonenquellen. Im Zentrum der vorliegenden Arbeit stand die Erzeugung von entarteten Einzelphotonenpaaren um 808 nm durch den nichtlinearen Prozess der parametrischen Abwärtskonversion vom Typ II in periodisch gepoltem Kaliumtitanylphosphat als nichtlinearem Medium. Die Emissionsspektren verschiedener Kristalle werden untersucht und Besonderheiten diskutiert, Details über das entartete Emissionsspektrum werden den Zweiphotoneninterferenzspektren aus Aufbauten nach Hong, Ou und Mandel bzw. Shih und Alley entnommen. Zugleich wird ein mathematisches Modell vorgestellt, das die exakte Beschreibung der Zweiphotoneninterferenzspektren ungefilterter Typ II-PDC-Photonen erlaubt. Die Emissionsspektren der einzelnen Photonen werden außerdem mit Hilfe von Autokorrelationsexperimenten untersucht, eine erfolgreiche Verletzung der Bellschen Ungleichung bestätigt die Möglichkeit der Präparation polarisationsverschränkter Zustände. Mit PDC in PPKTP steht damit eine zuverlässige und vielseitige Quelle für Einzelphotonen um 808 nm zur Verfügung. Neben der Erzeugung von Einzelphotonenpaaren durch PDC und ihrer Charakterisierung durch verschiedene Interferenzexperimente wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit außerdem zwei Anwendungsansätze verfolgt: Durch Differenzfrequenzerzeugung zwischen einem Einzelphoton und einem klassischen Pumpfeld sollte eine Zweiphotonenquelle implementiert werden, deren grundsätzliche Idee hier skizziert wird. Ein zweites Anwendungsfeld stellt die oben bereits angesprochene Quanteninformationsverarbeitung dar, die beschriebene Einzelphotonenquelle wird verwendet, um ein Sende-Modul für den Quantenschlüsselaustausch nach dem BB84-Protokoll zu implementieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Aufbau entwickelt, der auf die Verwendung aktiver optischer Elemente zur Zustandspräparation verzichtet und das Zentrum einer Schlüsselaustauschstrecke nach BB84 bildet.

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Einleitung in die Quantentheorie des Lichtes

Max Born, P. Jordan

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Über das Wesen des Lichts als Information: Eine evolutionäre Ergänzung der Transaktionsinterpretation durch die Generelle Informationstheorie (GIT)

Dieter Walter Liedtke

Licence: CC BY-NC-ND Abstract Diese theoretische Untersuchung dekonstruiert das Wesen des Lichts und definiert es im Rahmen der Generellen Informationstheorie (GIT) nach Dieter Walter Liedtke als rein informationelles Phänomen. Durch die Erweiterung der einsteinschen Äquivalenz zur evolutionären Weltformel i = E = mc² wird Information (i) als die primäre, zeitlose Ur-Substanz des Kosmos identifiziert. Die Arbeit formuliert eine fundamentale evolutionäre Ergänzung der Transaktionsinterpretation der Quantenmechanik (TIQM) nach John G. Cramer. Während Cramer einen mechanisch-sequenziellen „Handschlag“ zwischen retardierten und avancierten Wellen postuliert, erweitert diese Studie den Ansatz um das Prinzip der Simultanen Oszonanz: Die zeitlos gespiegelte Informationswelle und die zeitpfeilgerichtete Energiewelle oszillieren während ihrer gesamten raumzeitlichen Reise als untrennbare Einheit. Dieser simultane Mechanismus ist aus Gründen der evolutionären Zeiteffizienz und der Systemdynamik kognitiver Prozesse zwingend notwendig, da das Durchlaufen linearer Suchläufe (beispielsweise im Gehirn bei Gefahr) biologisch ineffizient wäre. Solange sich Licht im Vakuum bewegt, verbleibt es in dieser ungetrennten Oszonanz und ist für den Beobachter vollkommen unsichtbar und dunkel. Erst das Zusammentreffen mit Materie wirkt wie eine explizite „Fragestellung“, die diese Schwingung lokalisiert, den Zeitpfeil aktiviert und ein diskretes Teilchen (Photon) als physische Synapse im kosmischen Netzwerk einrasten lässt. Dieser identische Algorithmus ergänzt unser Verständnis des menschlichen Gehirns: Die Konfrontation mit einem kognitiven Problem zwingt die unbewusste, zeitlose Informationsmatrix zur instantanen Resonanz, schaltet biologische Synapsen (Neuroplastizität) und erzeugt eine geistige Aufhellung (Erkenntnis). Die Arbeit schließt die ontologische Erklärungslücke zwischen Geist und Materie und beschreibt das Universum als ein selbst-erhellendes, evolutionäres Informationsnetzwerk, dessen sichtbare Bausteine – von Photonen über Atome bis zu Planeten – die materialisierten Synapsen eines wachsenden, universellen Bewusstseins sind.

Jun 14, 20260 citations