Verschränkte Photonen – Die verschränkte Schwingung Omega

Die Photonen eines Photonenpaares verlassen den BBO-Kristall aufgrund der speziellen Kristallstruktur irgendwo entlang des oberen (R) und des unteren (L) grünen Kegels. R und L stehen für zwei Polarisations-richungen, die senkrecht aufeinander stehen.
Je nach dem Einfallwinkel des Lasers auf den BBO-Kristall und weiteren optischen Komponenten im Strahlengang können verschiedene Polarisationen des Photonenpaares erzeugt werden. In diesem Experiment mit verschränkten Photonen werden anstatt linear polarisierten Photonen zirkular polarisierte Photonen verwendet.

Jedes erzeugte Photonenpaar verlässt den Kristall irgendwo entlang dieser zwei Kegel. Die Photonen werden stets auf genau gegenüberliegenden Seiten der beiden Kegel nachgewiesen, wobei das eine rechtsdrehend polarisiert (R) und das andere linksdrehend polarisiert (L) ist.

Auf den beiden Kegelschnittpunkten passiert etwas ganz Besonderes: Man kann nicht feststellen, ob sich Photon L am linken Schnittpunkt und Photon R am rechten Schnittpunkt der beiden Kegel befindet, oder ob sich umgekehrt Photon R am linken Schnittpunkt und Photon L am rechten Schnittpunkt aufhält. Beide Möglichkeiten sind auf dem Schnittpunkt gleichwahrscheinlich und überlagern sich in der Quantendimension zu einer verschränkten Polarisationsschwingung Omega.
Die Detektoren Alice und Bob sind so platziert, dass sie verschränkte Photonenpaare messen können.
Wo Photonenpaare verschränkt sind, zeigen die roten Linien an. Nur ein winziger Bruchteil der Photonen, die vom Laser auf den BBO-Kristall treffen, ist verschränkt und wird detektiert. Die allermeisten Photonen durchlaufen den Kristall, ohne in ein Photonenpaar zu zerfallen, siehe blaue Linie.
Von den entstandenen Photonenpaaren wiederum sind die allermeisten nicht verschränkt, da sie den Kristall nicht auf den Schnittlinien der beiden Kegel verlassen, vergleiche die grünen Kreise. Nur auf den Schnittpunkten der grünen Kreise bzw. der Schnittlinien der beiden Kegel überlagern sich die Polarisationen LR und RL, wodurch die verschränkte Polarisationsschwingung Omega entsteht.