Spektrum der Wissenschaft - 07.2019

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Sie zwingt die Natur, eine der denkba-
ren Möglichkeiten zu realisieren.
Vermeidet man hingegen den
Kontakt zur Umwelt, sollte es möglich
sein, gegensätzliche Zustände simul-
tan zu erzeugen. Zu Schrödingers
Zeiten war die experimentelle Physik
dazu noch nicht fähig. Doch das
änderte sich am Ende des 20. Jahrhun-
derts. Physiker haben seitdem ver-
schiedene Analogien zu Schrödingers
Katze im Labor umgesetzt. Dabei
versuchen sie, sich immer näher an die
klassische Welt heranzutasten, also
Quantenobjekte mit möglichst leicht
erfassbaren, eindeutigen Eigenschaf-
ten zu verwenden. So haben die
Forscher das Revier von Schrödingers
Katze zunehmend erweitert.
Beispielsweise verschränkten sie
zwei mikroskopische Zustände eines
Teilchens mit zwei konträren klassi-
schen Eigenschaften desselben. Als
Erstes gelang das 1996 einem Team
um den späteren Physik-Nobelpreisträ-
ger David Wineland vom International

Institute of Standards and Technology

in Boulder, Colorado. Es verschränkte

zwei Zustände der Elektronenhülle

eines Ions mit zwei scharf festgelegten

Aufenthaltsorten desselben. Eine klare

Lokalisierung ist ein typisch klassi-

sches Merkmal. Dadurch befand sich

das Ion gleichzeitig an zwei definierten

Plätzen, deren Abstand fast 1000-mal

so groß war wie das Atom selbst.

Es folgten weitere Experimente.

Immer beliebter wurden »Katzenzu-

stände« in Form von Licht, wie sie nun

auch Rempes Team verwirklicht hat.

Mit ihnen lässt sich gewissermaßen

klassische Physik in Reinkultur studie-

ren: Licht als Welle hat immer eine

klar definierte Phase, welche die

momentane Wellenhöhe beschreibt.

Bei einer Wasserwelle legt die Phase

zum Beispiel fest, ob das Nass gerade

bis zum Knie steht oder bis zum Hals.

Würden die Gesetze der Quanten-

welt am Badestrand gelten, könnte

eine Welle einem Menschen gleichzei-

tig bis zum Knie und bis zum Hals

reichen. Solch eine Welle wäre ein

Beweis, dass die Quantenwelt in die

klassische Welt hineinwirkt. So weit

sind Physiker natürlich noch nicht.

Aber mit Lichtwellen ist dem Garchin-

ger Team um Bastian Hacker nun ein

ähnliches Experiment geglückt.

Eine Lichtwelle übernimmt die

Rolle der Katze

Die Physiker ließen letzlich einen

Laserpuls mit zwei überlagerten

Phasenzuständen drei Meter frei

durchs Labor fliegen. »Die größte

Herausforderung dabei war, dass

niemand hinsieht«, sagt Rempe. Der

fliegende Puls musste also von seiner

Umwelt isoliert bleiben. Dafür sorg-

ten optische Bauteile wie Spiegel oder

Linsen höchster Qualität, die Licht

so gut wie nicht absorbierten oder

streuten.

Der Versuchsaufbau der Garchinger

Forscher war dabei auf den ersten

Blick recht einfach. Zwei Spiegel

standen einander in einem Abstand