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• W49156683 abstract "Diese Arbeit beschreibt zwei Experimente, die auf Korrelationsmessungen zwischen verschrankten Photonen basieren. Die Photonen werden dabei zwischen den kanarischenInseln 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 werden konnen. DieseFrage spielt seit der Veroffentlichung des beruhmten Einstein-Podolsky-Rosen “Paradoxons” [1] eine fundamentale Rolle in der Begrundung der Quantenmechanik. Das beschriebene Experiment ist ein Test der CHSH Form [2] der Bell’schen Ungleichung [3]und schliest gleichzeitig zwei der drei “Schlupflocher” fur lokalen Realismus, die in einem experimentellen Test der Bell’schen Ungleichung auftreten konnen. Es sind dies das Localityund das Freedom-of-choice Schlupfloch. Letzteres wurde bis heute experimentell nicht adressiert und zu allererst in unserem Experiment durch raumzeitliche Trennung der Wahl der Analysatorstellung und der Photonemission geschlossen. Das dritte Schlupfloch, das Fair-sampling Schlupfloch [4], konnte wegen zu niedriger Detektionseffizienz leider nicht geschlossen werden. Da unser Experiment jedoch das Erste ist, das mehr als ein Schlupfloch gleichzeitig schliest und die CHSH Ungleichung mit mehr als 16 Standardabweichungen durch Sexp = 2.37 ± 0.023 verletzt, reprasentieren unsere Resultate die bis heute schlussigste Verletzung des lokalen Realismus. Gleichzeitig stellt unser Experiment einen wichtigen Schritt in Richtung eines vollkommen schlupflochfreien Bell Tests dar, eine der bedeutensten ungelosten Herausvorderungen der fundamentalen Physik.Im zweiten Experiment werden die faszinierenden Eigenschaften verschrankter Photonen ausgenutzt, um die verschrankungsbasierte “Verteilung” quantenkryptographischerSchlussel (quantum key distribution, QKD) zu demonstrieren. Diese technische Anwendung quantenmechanischer Eigenschaften ist wohl eine der ausgereiftesten im Bereich der Quanteninformation und Quantenkommunikation. Fur QKD Experimente bei denen man hohen Abschwachungen im Quantenkanal ausgesetzt ist, wie etwa in zukunftigensatellitenbasierten Netzwerken oder Glasfasernetzwerken, ist es wichtig die effizientesten Systeme zu verwenden. Es wurde kurzlich gezeigt [5], dass QKD mit verschrankten Photonenhohere Abschwachungen tolerieren kann als Systeme die auf schwachen Laserpulsen basieren. Das ist vorallem der Fall, wenn die Quelle verschrankter Photonen symmetrisch zwischen den Empfangerstationen, Alice und Bob, liegt. In unserem Experiment untersuchen wir diesen wichtigen Vorteil eines symmetrischen Systems und implementieren drei unterschiedliche experimentelle Aufbauten. Diese benutzen einen 144 km langen optischen Kanal zwischen den kanarischen Inseln La Palma und Teneriffa und weisen Photonpaar Abschwachungen von 35 dB, 58 dB beziehungsweise 71 dB auf. Dabei wurde die Quelle der verschrankten Photonenpaare entweder direkt bei Alice, asymetrisch zwischen Alice und Bob oder symmetrisch in der mitte zwischen Alice und Bob platziert. Wir zeigen, dass unsere experimentellen Resultate sehr gut mit dem theoretischen Modellubereinstimmen, welches auf eine aktuelle Arbeit [5] bezogen ist, jedoch an unsere experimentellen Parameter angepasst wurde. Verglichen mit dem zu erwartenden Photonenverlustbei der Ubertragung von einem Satelliten im “low-earth-orbit” (LEO) zur Erde [6] geben unsere Resultate Grund zur Annahme, dass verschrankungsbasierte QKD Systeme geeignet sind, solche Ubertragungen sowohl in einem Einzel- als auch DoppellinkSzenario [7] durchzufuhren." @default.
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