Transcript of Inhalt 1.Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.Wiederholung Interferenz und Doppelspalt,...
- Folie 1
- Inhalt 1.Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.Wiederholung
Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice
2.Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.Elektronen 2.Atome, Molekle
3.Dekohrenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission
4.Beispiel H 2 5.Quantenkryptographie 6.Lichtgitter 7.Atomspiegel
2.Wechselwirkung mit Atomen 1.Photon-Atom Wechselwirkung
1.Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.Winkel- und
Energieverteilungen 3.Doppelanregung, Interferenzeffekte
4.Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen
5.Molekulare Photoionisation: Hhere Drehimpulse 2.Atome in starken
Laserfeldern 1.Multiphotonenionisation 2.Tunnelionisation 3.Der
Rckstreumechanismus: Hhere Harmonische, hochenergetische
Elektronen, Doppelionisation 4.Mehrfachionisation: Mechanismen,
Impulse und Energien 3.Ion-Atom Ste 1.Elektronentransfer
2.Ionisation
- Folie 2
- 1)auch individualisierte Teilchen mit vielen inneren
Freiheitgraden zeigen Interferenz 2)Streuung von Licht und Teilchen
zerstrt graduell den Kontrast 3)Thermische Emission zerstrt die
Interferenz
- Folie 3
- Verlust an Interferenz: Streuung: Impulsbertrag Verschrnkung
Quanteneraser Dekoherenz (Verschrnkung mit Umwelt)
- Folie 4
- Inhalt 1.Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.Wiederholung
Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice
2.Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.Elektronen 2.Atome, Molekle
3.Dekohrenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission
4.Beispiel H 2 5. Quantenkryptographie 6.Lichtgitter 7.Atomspiegel
2.Wechselwirkung mit Atomen 1.Photon-Atom Wechselwirkung
1.Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.Winkel- und
Energieverteilungen 3.Doppelanregung, Interferenzeffekte
4.Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen
5.Molekulare Photoionisation: Hhere Drehimpulse 2.Atome in starken
Laserfeldern 1.Multiphotonenionisation 2.Tunnelionisation 3.Der
Rckstreumechanismus: Hhere Harmonische, hochenergetische
Elektronen, Doppelionisation 4.Mehrfachionisation: Mechanismen,
Impulse und Energien 3.Ion-Atom Ste 1.Elektronentransfer
2.Ionisation
- Folie 5
- Thomas Young 1801 Atomoptics today Molecular Photoionization
circular polararized Cohen & Fano Briggs Diplomarbeit:
Katharina Kreidi (2006) Dominique Akoury (2007)
- Folie 6
- H 2 as Double Slit
- Folie 7
- electron energy: 190 eV wavelength: 1.7 a.u. Slit: 1.4
a.u.
- Folie 8
- double slit: cos(k * R/2) RPA S. Semenov, N. Cherepkov Multiple
Scattering R. Diez Muino 1. electron wavelength varies circular
light 2. Circular light 3. Scattering
- Folie 9
- E(e1) = 190 eV E(e2) = 5 eV single ionizaton double ionization
with one slow electron double ionization Second e - observer
- Folie 10
- E(e1) = 190 eV E(e2) = 5 eV single ionizaton double ionization
with one slow electron double ionization Second e - observer E(e1)
= 95 eV E(e2) = 14 eV QuantumClassical (interference) No
Interference
- Folie 11
- What makes the Macroworld classical? How many particles does it
need? What is the transition? ~ is small Decoherence by
entanglement/ interaction
- Folie 12
- r2) What makes the Macroworld classical? ~ is small Decoherence
by entanglement/ interaction r 1 ) Coulomb Interaction Gravity
Collisions Thermal Radiation Electron-scattering Second
electron
- Folie 13
- r2) What makes the Macroworld classical? ~ is small Decoherence
by entanglement/ interaction r 1 ) Coulomb Interaction Gravity
Collisions Thermal Radiation Environment Rest of Universe Complete
Decoherence Fully classical
- Folie 14
- What makes the Macroworld classical? How many particles does it
need? What is the transition? Second electron
- Folie 15
- Angle between electron fast electron E(e1) = 95 eV E(e2) = 15
eV
- Folie 16
- between electrons fast e - E(e1) = 95 eV E(e2) = 15 eV fast e
-
- Folie 17
- decoherence by electron-electron interaction? double ionization
E(e1) = 95 eV E(e2) = 15 eV
- Folie 18
- entangled 2-body wave function What happens if one measures
recoil on slit?
- Folie 19
- entangled 2-body wave function (k p1 + k p2 ) Momentum transfer
to double slit
- Folie 20
- Step 1: Electronic part Momentum conservation nuclear part
Momentum conservation nuclear part Step 2: Electronic part
- Folie 21
- Verschrnkung EPR Quantenkryptographie
- Folie 22
- Reality (if predictibal with 100% certainty its part of
reality) Completeness (a complete theory must describe all of
reality) Locality -> QM does not allow for all three EPR
concluded -> incomplete Today -> non local BUT: Einstein no
problem no information Heute: Nichtlokalitt ber viele km
demonstriert Was unterscheidet EPR von klassischer Impulserhaltung?
Bsp: Wasserstoffatom: Elektron/Kern VS Mondbahn
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- Quantenkryptographie Ziel: eine Nachricht absolut abhrsicher zu
bertragen Trick: Nutze die Unschrferalation, da jede Messung einen
Quantenzustand ndert. A (lice): Sender B (ob): Empfnger E(ve):
Eavesdropper (Lauscher)
- Folie 24
- Vorbemerkung 1: Ein einmaliger Schlssel
- Folie 25
- Quantenkryptographie Alice: Text : 1000101010101001011 Geheimer
Schlssel: 0011011101101001100 _____________________________________
Gesendete Nachricht: 1011100111000000111 Bob (Empfnger): Empfangene
Nachricht: 1010100111000000111 Geheimer Schlssel:
0011011101101001100 _______________________________________
Entschlsselt: 1000101010101001011 Ziel: eine Nachricht absolut
abhrsicher zu bertragen Trick: Nutze die Unschrferalation, da jede
Messung einen Quantenzustand ndert.
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- Vorbemerkung 2: Polarisiertes Licht
- Folie 27
- Zirkulares Licht: Perspektive der Klassischen Physik
1.elektrischer Feldvektor Rotiert 2.kohrente berlagerung aus zwei
senkrechten linearen Lichtfeldern mit verschobener Phase
Quantenmechansiche Beschreibung: Whle eine beliebige ortonormale
vollstndige Basis (2 Zustnde) a) |> | > b) | > | > c) |
> | >
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- Folie 29
- Folie 30
- Folie 31
- Folie 32
- BB84 Protokoll 1984 Charles Bennet (IBM) Gilles Brassard (Uni
Montreal) Proceeding of IEEE Conference on Computers, Systems, and
Signal Processing, Bangalore, India S 175 (1984) 1)Alice schickt
Photonen mit ausgewhlter Polarisation an Bob 2)Bob misst 3)Alice
und Bob kommunizieren ffentlich welche Polarisation -> Falls
jemand die Photonen belauscht wird das bemerkt
- Folie 33
- Schritt 1: Alice whlt statistisch Alphabet, (Basis)
Polarisation a) |> | > b) | > | > 01 Alice fhrt Liste
Ob a) oder b) Schritt 2: Bob whlt zufllig Basis a)oder b) und Misst
ob ein Photon Ankommt Fhrt Liste ob a) oder b) Schritt 3: Alice und
Bob Tauschen ffentlich Ihre Listen ber die Basis fr jedes Photon
Aus Aber nicht die info ob 1 oder 0 Schritt 4: Beide nehmen Nur die
submenge Als Schlssel, bei der sie die gleiche Basis hatten
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- Alice kann so keine Information (von ihr zu bestimmende
Bitfolge) an Bob bermitteln Da sie nicht weiss welches ihrer
Photonen ausgewhlt wird Einziger Erfolg: beide haben den Gleichen,
aber nicht vorherbestimmbaren Schlssel
- Folie 35
- Abhhrsicherheit: Lauscher muss wieder ein Photon losschicken um
nicht bemerkt zu werden Er muss eine Basis whlen, 50% Richtige
Basis, kennt das Photon, kann korrekt klonen 50% Falsche Basis, 25%
Richtige Antwort -> 25% Bobs Messung gendert -> Alice und Bob
tauschen viele Ergebnisse offen aus und sehen nach
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- Alternative: Schlsselbermittlung mit verschrnkten Photonen
Quelle von Verschrnkten Photonenpaaren (z.B. gesamt Drehimpuls 0)
Messe in 45 0 Basis 50% 1, 50% 0 Mit der Messung bei Alice wird
auch das Ergebnis von Bob festgelegt 1001110011 0110001100
Gleicher, aber zuflliger Schlssel NICHT ABHRSICHER! Aber EPR
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-
http://www.arcs.ac.at/quanteninfo/docs/QKD-Praesentation2.pdf
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- Folie 39