A fundamental test and an application of quantum entanglement

摘要: Diese Arbeit beschreibt zwei Experimente, die auf Korrelationsmessungen zwischen verschrankten Photonen basieren. Die werden dabei den kanarischen Inseln La Palma und Teneriffa 144 km raumlich voneinander getrennt. Das erste Experiment tragt zur Diskussion daruber bei, ob quantenmechanische Vorhersagen innerhalb eines lokal-realistischen Rahmens beschrieben konnen. Diese Frage spielt seit der Veroffentlichung des beruhmten Einstein-Podolsky-Rosen “Paradoxons” [1] eine fundamentale Rolle in Begrundung Quantenmechanik. Das beschriebene ist ein Test CHSH Form [2] Bell’schen Ungleichung [3] und schliest gleichzeitig drei “Schlupflocher” fur lokalen Realismus, einem experimentellen auftreten Es sind dies das Locality und Freedom-of-choice Schlupfloch. Letzteres wurde bis heute experimentell nicht adressiert zu allererst unserem durch raumzeitliche Trennung Wahl Analysatorstellung Photonemission geschlossen. dritte Schlupfloch, Fair-sampling Schlupfloch [4], konnte wegen niedriger Detektionseffizienz leider geschlossen werden. Da unser jedoch Erste ist, mehr als mit 16 Standardabweichungen Sexp = 2.37 ± 0.023 verletzt, reprasentieren unsere Resultate schlussigste Verletzung Realismus. Gleichzeitig stellt einen wichtigen Schritt Richtung vollkommen schlupflochfreien Bell Tests dar, bedeutensten ungelosten Herausvorderungen fundamentalen Physik. Im zweiten faszinierenden Eigenschaften verschrankter ausgenutzt, um verschrankungsbasierte “Verteilung” quantenkryptographischer Schlussel (quantum key distribution, QKD) demonstrieren. technische Anwendung quantenmechanischer wohl ausgereiftesten im Bereich Quanteninformation Quantenkommunikation. Fur QKD Experimente bei denen man hohen Abschwachungen Quantenkanal ausgesetzt wie etwa zukunftigen satellitenbasierten Netzwerken oder Glasfasernetzwerken, es wichtig effizientesten Systeme verwenden. kurzlich gezeigt [5], dass Photonen hohere tolerieren kann schwachen Laserpulsen vorallem Fall, wenn Quelle symmetrisch Empfangerstationen, Alice Bob, liegt. In untersuchen wir diesen Vorteil symmetrischen Systems implementieren unterschiedliche experimentelle Aufbauten. benutzen langen optischen Kanal kanarischen Inseln weisen Photonpaar von 35 dB, 58 dB beziehungsweise 71 auf. Dabei Photonenpaare entweder direkt Alice, asymetrisch Bob mitte platziert. Wir zeigen, sehr gut dem theoretischen Modell ubereinstimmen, welches aktuelle [5] bezogen an Parameter angepasst wurde. Verglichen erwartenden Photonenverlust bei Ubertragung Satelliten “low-earth-orbit” (LEO) Erde [6] geben Grund Annahme, geeignet sind, solche Ubertragungen sowohl Einzel- auch Doppellink Szenario [7] durchzufuhren.