Quantenphysik: Koinzidenz - Präparation eines einzelnen Photons

Описание: Wenn zwei Photonen in einem sehr kurzen Zeitabstand (2 ns) gleichzeitig von zwei Detektoren registriert werden, spricht man von einer Koinzidenz. Koinzidenzereignisse sind die Grundlage von Experimenten mit einzelnen Photonen.

Bei den Experimenten werden alle Einzelereignisse ohne Koinzidenz aus den Messdaten herausgefiltert und gelöscht. Nur über die Koinzidenzmethode ist es möglich ein einzelnes Photon zu präparieren.

In der Photonenpaarquelle (nichtlinearer Kristall) entstehen unter Energie- und Impulserhaltung aus einem Laserphoton der Wellenlänge 405nm zwei Photonen der Wellenlänge 810nm (parametrische Fluoreszenz - PDC). Beide Photonen werden zum Laserstrahl unter einem Winkel von jeweils 3° aus dem Kristall emittiert und mit Detektoren nachgewiesen. Aufgrund der Energieerhaltung entstehen immer zwei einzelne Photonen, niemals eines alleine. Aufgrund der geringen Effizienz bei der parametrischen Fluoreszenz entstehen immer nur zwei einzelne Photonen.

Das Video zur Koinzidenzmethode wurde für den Physik-Fernunterricht der Kursstufe im Schuljahr 2020/21 am Friedrich-Gymnasium Freiburg erstellt. Autor: P. Bronner

Playlist: Experimente mit einzelnen Photonen
   • Quantenphysik mit einzelnen Photonen  

Quelle der interaktiven Bildschirmexperimente:
https://www.quantumlab.nat.fau.de/
Didaktik der Physik, Universität Erlangen-Nürnberg