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Lexikon der Optik: squeezed state

squeezed state (engl., "Quetschzustand"), ein spezieller nichtklassischer Zustand des Strahlungsfeldes. Nach der Quantentheorie ist die elektrische Feldstärke auch dann nicht gleich Null, wenn (mit Sicherheit) keine Photonen vorhanden sind (Vakuumzustand). Vielmehr treten zufällige Schwankungen der elektrischen Feldstärke um den Mittelwert Null auf, die als Vakuumfluktuationen bezeichnet werden. Zerlegt man die elektrische Feldstärke einer monochromatischen laufenden ebenen Welle gemäß der Beziehung


wobei E0 einen Normierungsfaktor, ν die Frequenz und k den Ausbreitungsvektor bezeichnen, in einen mit einer gedachten Referenzwelle in Phase befindlichen und einen in der Phase um π/2 verschobenen Anteil, so schwanken die – als Quadraturkomponenten des Feldes bezeichneten – (reellen) Amplituden X1 und X2 im Vakuumzustand gleich stark. Das gleiche gilt für die sogenannten Glauber-Zustände, die den klassischen Wellen definierter Phase und Amplitude korrespondieren. Theoretisch sind solche quantenmechanische Zustände des Strahlungsfeldes denkbar, bei denen diese Symmetrie aufgehoben ist und die mittlere quadratische Streuung der einen Amplitude kleiner ist als der Vakuumwert. Diese Verringerung der Streuung, in der englischen Literatur als squeezing ("Quetschung") bezeichnet, wird nach der Quantenmechanik notwendig mit einer entsprechenden Vergrößerung der Streuung der anderen Amplitude erkauft. Derartige "gequetschte Zustände" lassen sich tatsächlich auch experimentell mit Methoden der nichtlinearen Optik verwirklichen. Erstmals ist dies R.E. Slusher und Mitarbeitern 1985 unter Ausnutzung einer Vierwellenwechselwirkung, mit Natrium-Dampf als nichtlinearem Medium, in einem optischen Resonator gelungen. Als effektiver hat sich die entartete parametrische Verstärkung (bei der also Signal- und Idlerwelle zusammenfallen) erwiesen. Meist strahlt man gar keine Signalwelle ein, läßt also den Verstärkungsvorgang mit parametrischer Fluoreszenz beginnen. Für das so erzeugte Feld hat sich die etwas irreführende Bezeichnung "gequetschtes Vakuum" eingebürgert.

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