c't 4/2019
S. 54
News
Quantenmechanik

Ein Lichtpuls wie Schrödingers Katze

Max-Planck-Forscher verwirklichen paradoxes Gedankenexperiment

Gemäß der Quantenmechanik können Teilchen sich widersprechende Zustände einnehmen. Max-Planck-Forscher zeigten jetzt, wie sich dieses Prinzip der Superposition auf Objekte der sichtbaren Welt übertragen lässt.

Ein Atom wird zwischen zwei Spiegeln gefangen (links). Der Lichtpuls tritt mit dem Atom in Wechselwirkung, wird verschränkt und setzt im überlagerten Zustand seinen Weg fort (rechts). Bild: Bastian Hacker, Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Der Physiker Erwin Schrödinger überspitzte bereits 1935 das schwer Vorstellbare: Wenn sich quantenmechanische Effekte mit komplexen makroskopischen Objekten verschränken lassen, dann müssen diese Objekte ebenfalls überlagerte Zustände aufweisen, die sogenannte Superposition. In Schrödingers bekanntem Gedankenexperiment bestimmt ein instabiles Atom und dessen Zerfall über das Leben einer Katze in einer Kiste. Nach einer Weile sollte das unbeobachtete Atom eine Superposition aufweisen, also sowohl zerfallen als auch nicht zerfallen sein; entsprechend sollte auch die Katze zugleich tot und lebendig sein. Die Quantenmechanik lehrt: Erst die Messung beendet die Superposition und zwingt das System in eindeutige Zustände.

Am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching ist es nun gelungen, ein Atom in Superposition mit einem Lichtpuls aus mehreren Photonen zu verschränken. Und auch an diesem makroskopischen Objekt konnten die Wissenschaftler eine Überlagerung sich gegenseitig ausschließender Zustände beobachten.

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