Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Inhalt 1.Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 2.Doppelspaltversuche mit Teilchen:

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Inhalt 1.Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 2.Doppelspaltversuche mit Teilchen:"—  Präsentation transkript:

1 Inhalt 1.Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 2.Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.Elektronen 2.Atome, Moleküle 3.Dekohärenz: 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: Höhere Drehimpulse 2.Atome in starken Laserfeldern 1.Multiphotonenionisation 2.Tunnelionisation 3.Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 4.Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 3.Ion-Atom Stöße 1.Elektronentransfer 2.Ionisation

2 1)auch individualisierte Teilchen mit vielen inneren Freiheitgraden zeigen Interferenz 2)Streuung von Licht und Teilchen zerstört graduell den Kontrast 3)Thermische Emission zerstört die Interferenz

3 Verlust an Interferenz: Streuung: Impulsübertrag Verschränkung Quanteneraser Dekoherenz (Verschränkung mit Umwelt)

4 Inhalt 1.Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 2.Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.Elektronen 2.Atome, Moleküle 3.Dekohärenz: 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: Höhere Drehimpulse 2.Atome in starken Laserfeldern 1.Multiphotonenionisation 2.Tunnelionisation 3.Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 4.Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 3.Ion-Atom Stöße 1.Elektronentransfer 2.Ionisation

5 Thomas Young 1801 Atomoptics today Molecular Photoionization circular polararized Cohen & Fano Briggs Diplomarbeit: Katharina Kreidi (2006) Dominique Akoury (2007)

6 H 2 as Double Slit

7 electron energy: 190 eV wavelength: 1.7 a.u. Slit: 1.4 a.u.

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

9 E(e1) = 190 eV E(e2) = 5 eV single ionizaton double ionization with one slow electron double ionization Second e - observer

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

11 What makes the Macroworld classical? How many particles does it need? What is the transition? ~ is small Decoherence by entanglement/ interaction

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

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

14 What makes the Macroworld classical? How many particles does it need? What is the transition? Second electron

15 Angle between electron fast electron E(e1) = 95 eV E(e2) = 15 eV

16 between electrons fast e - E(e1) = 95 eV E(e2) = 15 eV fast e -

17 decoherence by electron-electron interaction? double ionization E(e1) = 95 eV E(e2) = 15 eV

18 entangled 2-body wave function What happens if one measures recoil on slit?

19 entangled 2-body wave function (k p1 + k p2 ) Momentum transfer to double slit

20 Step 1: Electronic part Momentum conservation nuclear part Momentum conservation nuclear part Step 2: Electronic part

21 Verschränkung EPR Quantenkryptographie

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: Nichtlokalität über viele km demonstriert Was unterscheidet EPR von klassischer Impulserhaltung? Bsp: Wasserstoffatom: Elektron/Kern VS Mondbahn

23 Quantenkryptographie Ziel: eine Nachricht absolut abhörsicher zu übertragen Trick: Nutze die Unschärferalation, daß jede Messung einen Quantenzustand ändert. A (lice): Sender B (ob): Empfänger E(ve): Eavesdropper (Lauscher)

24 Vorbemerkung 1: Ein einmaliger Schlüssel

25 Quantenkryptographie Alice: Text : Geheimer Schlüssel: _____________________________________ Gesendete Nachricht: Bob (Empfänger): Empfangene Nachricht: Geheimer Schlüssel: _______________________________________ Entschlüsselt: Ziel: eine Nachricht absolut abhörsicher zu übertragen Trick: Nutze die Unschärferalation, daß jede Messung einen Quantenzustand ändert.

26 Vorbemerkung 2: Polarisiertes Licht

27 Zirkulares Licht: Perspektive der Klassischen Physik 1.elektrischer Feldvektor Rotiert 2.kohärente Überlagerung aus zwei senkrechten linearen Lichtfeldern mit verschobener Phase Quantenmechansiche Beschreibung: Wähle eine beliebige ortonormale vollständige Basis (2 Zustände) a) |> | > b) | > | > c) |© > |ª >

28

29

30

31

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 ausgewählter Polarisation an Bob 2)Bob misst 3)Alice und Bob kommunizieren öffentlich welche Polarisation -> Falls jemand die Photonen belauscht wird das bemerkt

33 Schritt 1: Alice wählt statistisch Alphabet, (Basis) Polarisation a) |> | > b) | > | > 01 Alice führt Liste Ob a) oder b) Schritt 2: Bob wählt zufällig Basis a)oder b) und Misst ob ein Photon Ankommt Führt Liste ob a) oder b) Schritt 3: Alice und Bob Tauschen öffentlich Ihre Listen über die Basis für jedes Photon Aus Aber nicht die info ob 1 oder 0 Schritt 4: Beide nehmen Nur die submenge Als Schlüssel, bei der sie die gleiche Basis hatten

34 Alice kann so keine Information (von ihr zu bestimmende Bitfolge) an Bob übermitteln Da sie nicht weiss welches ihrer Photonen ausgewählt wird Einziger Erfolg: beide haben den Gleichen, aber nicht vorherbestimmbaren Schlüssel

35 Abhöhrsicherheit: Lauscher muss wieder ein Photon losschicken um nicht bemerkt zu werden Er muss eine Basis wählen, 50% Richtige Basis, kennt das Photon, kann korrekt klonen 50% Falsche Basis, 25% Richtige Antwort -> 25% Bobs Messung geändert -> Alice und Bob tauschen viele Ergebnisse offen aus und sehen nach

36 Alternative: Schlüsselübermittlung mit verschränkten Photonen Quelle von Verschränkten 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 Gleicher, aber zufälliger Schlüssel NICHT ABHÖRSICHER! Aber EPR

37

38

39


Herunterladen ppt "Inhalt 1.Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 2.Doppelspaltversuche mit Teilchen:"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen