Verschränkung einzelner Atome auf Distanz mittels projektiver Messungen

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In diesem Vorhaben aus dem Bereich der Quantenoptik und Quanteninformation soll die Verschränkung auf Distanz von einzelnen, in Fallen gespeicherten Atomen mittels projektiver Messungen theoretisch untersucht werden. Dabei werden durch die Detektion eines von den Atomen spontan emittierten Photons alle Atome miteinander verschränkt, selbst wenn diese weit voneinander entfernt und niemals zuvor in Wechselwirkung miteinander getreten sind. Die theoretischen Untersuchungen dienen hierbei der Analyse und Vorbereitung von Experimenten, die in der Arbeitsgruppe in naher Zukunft geplant sind.Für den Fall, dass alle von den Atomen ausgesandten Photonen detektiert werden, können unter Ausnutzung optischer Phasendifferenzen zwischen den Photonen eine Vielzahl von langlebigen verschränkten Zustände in den internen Freiheitsgraden der Atome kodiert werden. Zu den Zuständen, die auf diese Weise erzeugt werden können, zählen z.B. alle Zustände aus der Familie der Dicke-Zustände sowie alle Zustände aus der Familie der GHZ-Zustände. Ziel der theoretischen Untersuchungen ist die Erzeugung einer Vielzahl von weiteren Zuständen, die für die Quanteninformationsverarbeitung von Interesse sind. Dazu gehören insbesondere Cluster-Zustände, mit denen das sog. One-Way-Quantum-Computing durchgeführt werden kann. Darüber hinaus sollen die zwischen den Photonen bestehenden Korrelationen zur Charakterisierung sowie Klassifizierung der verschränkten Zustände herangezogen werden.