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Lexikon der Optik: Quantenoptik

Quantenoptik, eine moderne optische Disziplin, die vornehmlich die Entwicklung von Lasern und ihre vielfältigen Anwendungen zum Gegenstand hat. Im engeren Sinne versteht man unter Q. theoretische und experimentelle Grundlagenforschung, bei der die – auf der Existenz des Planckschen Wirkungsquantums beruhenden – quantenmechanischen Besonderheiten des Lichtes im Vordergrund stehen. Es handelt sich dabei einerseits um der klassischen Beschreibung nicht zugängliche Fluktuationen der elektrischen Feldstärke, wie sie z.B. an squeezed states zu beobachten sind oder in der Unschärfebeziehung Δn·Δϕ≥1/2 für Photonenzahl n und Phase ϕ einer monochromatischen Lichtwelle zum Ausdruck kommen. Andererseits lassen sich auf optischem Wege recht einfach spezifisch quantenmechanische Superpositionszustände herstellen. So sind zwei Photonen, die von einem Atom in einem Kaskadenprozeß, also nacheinander, in entgegengesetzten Richtungen emittiert wurden, bezüglich ihrer Polarisation in nichtklassischer Weise miteinander korreliert. Mit derartigen Photonenpaaren konnte das berühmte Gedankenexperiment von Einstein, Podolsky und Rosen erstmalig verwirklicht und eine Verletzung der Bellschen Ungleichungen nachgewiesen werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Erzeugung quantenmechanisch korrelierter Photonenpaare mittels parametrischer Fluoreszenz erwiesen. Mit ihnen konnten unter anderem völlig neuartige Interferenzexperimente ausgeführt werden.

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