Wegweisende Arbeit von Quantenphysikers Michael Fleischhauer aufgenommen Physical Review A „Milestone Collection“

Prof. Michael Fleischhauer leitet die Arbeitsgruppe Theoretische Quantenoptik an der TU Kaiserslautern. (Photo: Thomas Koziel, TUK)

Die Forschung über Quantenspeicher für Photonen von Prof. Michael Fleischhauer, der an der TU Kaiserslautern (TUK) die Arbeitsgruppe Theoretische Quantenoptik leitet, hat von der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review A“ den Ritterschlag erhalten. 2002 unter dem Titel „Quantum memory for photons: Dark-state polaritons“ erstmals veröffentlicht, erhält das Paper jetzt auch einen Platz in der Milestone Collection anlässlich des 50. Geburtstags des Magazins. Damit würdigt Physical Review A die Arbeit rückwirkend als wegweisend für die Quanteninformationsverarbeitung mit Photonen.

Fleischhauer sagte bereits Anfang der 2000er Jahre mit seinem Forschungspartner Prof. Mikhail Lukin, jetzt Professor an der Harvard Universität, ein neues Konzept für das Speichern von Photonen theoretisch vorher. Vereinfacht dargestellt, prognostizierten sie, dass ein Lichtstrahl unter bestimmten Bedingungen angehalten und auf diese Weise der Quantenzustand der darin enthaltenen Energiepakete (Photonen) speicherbar gemacht werden kann. Diese Erkenntnisse veröffentlichten die beiden Wissenschaftler unter anderem im oben genannten Beitrag der Fachzeitschrift Physical Review A und inspirierten damit zahlreiche Forscherteams, die vielversprechende Theorie in die Praxis zu überführen.

Die erste Arbeit, die den Ansatz erfolgreich realisierte (mit Beteiligung von Lukin), sorgte für Furore in fachlichen Kreisen und schaffte es sogar in die New York Times. „Wissenschaftler bringen Licht zum Stillstand“ titelte die Tageszeitung damals. „Unsere Forschung zur Quanteninformationsverarbeitung mit Photonen hat sich nachfolgend als Standardmethode zur Speicherung von Licht etabliert und findet bis heute Anwendung in zahlreichen Systemen“, erklärt Fleischhauer. „Unter anderem der Reichweite, die wir damit in der wissenschaftlichen Community und in der Öffentlichkeit erzielt haben, ist es zu verdanken, dass Physical Review A das zugehörige Paper in der Milestone Collection verewigt hat. Das ist für mich eine besondere Anerkennung."

Seit der ersten Implementierung in atomaren Dämpfen ist die Methode maßgeblich weiterentwickelt worden. „Das Ziel ist, den Speichermechanismus auch in Festkörpermaterialien zu realisieren, zu miniaturisieren und seine Effizienz zu steigern, um ihn für praktische Anwendungen wie zum Beispiel ein zukünftiges Quanteninternet zu nutzen“, so der Kaiserslauterer Forscher.

Weitere Informationen zur Originalveröffentlichung:

M. Fleischhauer, M.D. Lukin
Quantum memory for photons: Dark-state polaritons
Phys.Rev.A, 65, 022314 (2002)