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Quantenphysik ermöglicht revolutionäres Abbildungsverfahren#

Rotes Licht macht den Umriss einer katzenförmigen Blende sichtbar, ohne dass die Photonen auch nur in die Nähe der Blende gekommen sind. Tatsächlich wurde die Blende mit infraroten Photonen bestrahlt und anschließend die dabei aufgenommene optische Information mit einem neuen Verfahren auf die roten Photonen übertragen
Rotes Licht macht den Umriss einer katzenförmigen Blende sichtbar
© Patricia Enigl, IQQQI

Normalerweise bildet man einen Gegenstand ab, indem man ihn mit Licht bestrahlt und anschließend die von ihm kommenden Lichtquanten oder Photonen mit einer Kamera auffängt. ForscherInnen um Gabriela Barreto Lemos und Anton Zeilinger von der Universität Wien sowie des Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) konnten nun ein Bild mit roten Photonen gewinnen, obwohl diese nie in der Nähe des Objekts waren. Dieses Abbildungsverfahren, das die verblüffenden Möglichkeiten der Quantenphysik auf neuartige Weise nutzt, könnte in der Medizin Anwendung finden. Die ForscherInnen publizieren dazu im renommierten Fachmagazin "Nature".

"Wir beleuchten ein Objekt mit infraroten Photonen, die sie gar nicht detektieren. Dann gewinnen wir das Bild mit roten Photonen, die nie in der Nähe des Objekts waren", sagt die brasilianische Physikerin Gabriela Barreto Lemos, die als Postdoktorandin am Institut von Anton Zeilinger im Rahmen eines "Vienna Quantum Fellowships" forscht. Was wie Zauberei klingt, hat eine solide quantenmechanische Erklärung. Die infraroten und die roten Photonen bilden quantenmechanisch verschränkte Paare, die ihr Verhalten eng miteinander abstimmen. Die ForscherInnen erzeugten diese Photonenpaare, indem sie einen optisch nichtlinearen Kristall mit grünem Laserlicht bestrahlten. Im Kristall konnten aus dem grünen Laserlicht Photonenpaare aus jeweils einem roten und einem infraroten Lichtquant entstehen. Diese Quanten wurden dann mit einem speziellen Spiegel getrennt, sodass nur die infraroten Photonen auf das Objekt, das abgebildet werden sollte, gelenkt wurden. Nachdem sie dieses passiert hatten, enthielten nicht nur die infraroten, sondern auch die mit ihnen verschränkten roten Photonen die optische Information über das Objekt.