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Der Quantenradierer

Das Interferenzmuster eines Doppelspalts ist jedem Oberstufenschüler bekannt.


Mit dem Experiment "Quantenradierer" kann gezeigt werden, dass solche Interferenzmuster nur dann auftreten, wenn nicht bekannt ist, welchen Weg das Licht genommen hat, d.h. also es zwei ununterscheidbare Möglichkeiten gibt.
Sobald man die Wege markiert, man also weiß, welchen Weg das Licht genommen hat, verschwindet das Interferenzmuster.
Diese "Welcher-Weg-Information" kann jedoch auch wieder ausradiert werden, dann ist das Interferenzmuster wieder beobachtbar.


Ein Quantenradierer kann in verschiedenen experimentellen Aufbauten realisiert werden, die im Schülerlabor realisierte Möglichkeit ist ein Mach-Zehnder-Interferometer, in dessen Strahlengänge jeweils ein Polarisationsfilter eingebracht wird und welches so betrieben wird, dass sich nur wenige Photonen im Aufbau befinden.
Um das Verständnis des Quantenradierers zu erleichtern, stellt das Schülerlabor auch noch zwei Analogieversuche zum Quantenradierer bereit:

  • zum einen ein mit Polarisationsfiltern modifiziertes Doppelspaltexperiment, welches durch den schlichten Aufbau am besten geeignet ist, um in die Thematik einzuführen.
  • zum anderen ein mit Polarisationsfiltern modifiziertes Mach-Zehnder-Interferometer, dieses ist komplizierter im Aufbau, schlägt jedoch die Brücke zum richtigen Quantenradierer, da diese beiden Experimente sehr ähnlich aufgebaut sind.
     

Die beiden Analogieversuche können auch mit der klassischen Elektrodynamik erklärt werden, d.h. eine quantenmechanische Deutung ist zwar möglich, aber nicht notwendig.
Der Quantenradierer als solcher kann jedoch nur quantenmechanisch verstanden werden, da sich dort nur noch wenige Photonen im Aufbau befinden, und somit die klassische Elektrodynamik nicht mehr zur Erklärung herangezogen werden kann.

weiter zum Doppelspaltexperiment als Analogieversuch zum Quantenradierer.