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Quantenradierer
Kapitel 3 Kurzbeschreibung und Grundgedanken
In einem Mach-Zehnder Interferometer wird ein Lichtstrahl zunächst durch einen
Strahlteiler in zwei Komponenten aufgeteilt und an einem zweiten Strahlteiler wieder
vereint. Verursacht durch den optischen Gangunterschied der beiden Teilstrahlen können
an zwei Schirmen hinter dem zweiten Strahlteiler zwei komplementäre Interferenzmuster
beobachtet werden.
Ein Mach-Zehnder Interferometer ist sehr nützlich, um quantenmechanische „Welcher-
Weg"-Probleme zu veranschaulichen. Setzt man in jeden Arm des Interferometers einen
Polarisator und sind deren Polarisationsebenen um 90° gegeneinander verdreht, so
verschwindet das Interferenzmuster. Natürlich kann man diese Beobachtung vollständig
durch klassische Elektrodynamik erklären – man kann aber eine quantenmechanische
Beschreibung wählen, wenn man sich den Lichtstrahl im Interferometer nun auf einzelne
Photonen (bzw. nur ein einziges Photon) reduziert denkt. Durch das Einfügen der
gekreuzten Polarisatoren in den Aufbau werden die beiden möglichen Lichtwege
unterscheidbar gemacht – wir erhalten eine „Welcher-Weg" Information. Daher
verschwindet das Interferenzmuster.
Fügt man zwischen dem zweiten Strahlteiler und dem Schirm einen dritten Polarisator
hinzu, den sogenannten „Radierer", der gegenüber den anderen beiden nun um 45°
orientiert ist, so besitzen alle Photonen, die den Schirm erreichen, wieder dieselbe
Polarisation. Da nun die Weginformation wieder verloren ist, also „ausradiert" wurde, ist
wieder ein Interferenzmuster auf dem Schirm zu sehen.
Statt wie der ideale Quantenradierer einzelne Photonen zu verwenden, wird in diesem
Aufbau ein kontinuierlicher Laser eingesetzt, der für das Auge sichtbar ist. Obwohl das
Experiment vollständig durch klassische Physik beschreibbar ist, bietet es eine sehr gute
Analogie zum Einzelphoton-Quantenradierer.
Rev E, February 21, 2018
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