Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Physik

Fachgebiet: Experimentalphysik

Betreuer: Prof. Dr. Boris Hage



M. Sc. Melanie Schünemann
(e-mail: melanie.schuenemann@gmx.net )

Characterization of Nonclassical Properties of Quantum States Generated in an Optical Parametric Amplifier

The nonclassical properties of quantum states raise a lot of attention, due to their various possible applications in future quantum technologies. A state is nonclassical, if its Glauber-Sudarshan P-function shows negativities and therefore cannot be interpreted as a classical probability density. This thesis concerns the generation of quantum states and the characterization of their nonclassical properties. Therefore, an experimental technique to generate quantum states, to be specific squeezed vacuum and coherently displaced squeezed states, is presented. In order to characterize nonclassical states, a new experimental technique, the homodyne cross correlation measurement, was realized, showing a so far unknown insight into the quantumness of a squeezed state. Also, an experimentally accessible witnessing approach for the degree of nonclassicality, in terms of superpositions of coherent states, is presented for arbitrary quantum states.

Die nichtklassischen Eigenschaften von Quantenzuständen erregen viel Aufmerksamkeit, durch ihre zahlreichen möglichen Anwendungen in zukünftigen Quantentechnologien. Ein Zustand ist nichtklassisch, wenn die zugehörige Glauber-Sudarshan P-Funktion Negativitäten aufzeigt und somit nicht mehr als klassische Wahrscheinlichkeitsdichte interpretiert werden kann. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Erzeugung von Quantenzuständen und der Charakterisierung ihrer nichtklassischen Eigenschaften. In diesem Rahmen wird eine experimentelle Technik zur Erzeugung von Quantenzuständen, genauer gesagt gequetschten Vakuumszutänden und kohärent verschobenen gequetschten Zuständen, vorgestellt. Für die Charakterisierung von nichtklassischen Zuständen wurde eine neue experimentelle Technik, die homodyne Kreuzkorrelationsmessung, realisiert. Sie gibt einen bisher unbekannten Einblick in die Quantennatur von gequetschen Zuständen. Außerdem wird ein experimentell zugänglicher Nachweis für den Nichtklassizitätsgrad, im Sinne von Überlagerungen von kohärenten Zuständen, für beliebige Quantenzustände präsentiert.