Quantenobjekt Photon
Kurs für Schülergruppen
Welche Eigenschaften haben einzelne Quantenobjekte? Beeinflusst eine Messung den Zustand eines Quantenobjekts? In diesem Kurs wird in Experimenten und Simulationen das Verhalten einzelner Photonen an Strahlteilern und in Interferometern untersucht.
- Jahrgangsstufe
- 12 bis 13
- Dauer
- 1 Tag
- Maximale Teilnehmerzahl
- 18
Experimente
- Einzelphotonen am Strahlteiler
- Koinzidenz und stochastische Vorhersagbarkeit
- Aufbau eines Mach-Zehnder-Interferometers
- Interferenz im Experiment und in Simulationen
Experimente an einzelnen Quantenobjekten sind herausfordernd und aufschlussreich. In diesem Kurs untersuchen die Teilnehmenden das Quantenobjekt Photon in einer Reihe von Experimenten und Simulationen. Nach einer Einführung in die Erzeugung und Messung von Einzelphotonen ist Gegenstand des ersten Experiments das Verhalten von Einzelphotonen an einem Strahlteiler. Im Zentrum der Auswertung stehen Koinzidenzmethoden und stochastische Vorhersagbarkeit. Im zweiten Kursteil bauen die Teilnehmenden selbst Mach-Zehnder-Interferometer zur Untersuchung von Interferenzeffekten auf und betreiben diese mit Laserlicht. Das Verhalten von Einzelphotonen im Mach-Zehnder-Interferometer untersuchen sie in korrespondierenden Simulationen. Der Vergleich von Experiment und Simulation und die Deutung der Ergebnisse erfolgen mit Schwerpunkt auf Komplementarität, quantenmechanische Zustände und deren Superposition sowie das Konzept der Phase. Im abschließenden Ausblick werden wechselwirkungsfreie Messungen, quantenmechanische Verschränkung und deren technologische Nutzung, etwa bei abhörsicherer Datenübertragung und in Quantencomputern, thematisiert.
Bei Rückfragen zum Kursinhalt und für inhaltliche Absprachen nehmen Sie bitte Kontakt mit dem Dozenten Dr. Carsten Nowak auf.
Unterrichtsbezug
Quantenobjekte; Koinzidenzmessungen; Photonen im Interferometer; Interpretation der Quantenphysik