Ein Bose-Einstein-Kondensat als Quantenspeicher für Zwei-Teilchen-Verschränkung

Diese Arbeit beschreibt die Speicherung von Zwei-Teilchen-Verschrankung in einem Bose-Einstein-Kondensat (BEC) als Quantenspeicher. Dazu wird ein einzelnes Photon mit Hilfe eines einzelnen Atoms in einem optischen Resonator erzeugt, wobei Atom-Photon-Verschrankung entsteht. Das Photon wird zum BEC transportiert und in einer kollektiven Anregung des BECs gespeichert, wodurch Verschrankung von Atom und BEC entsteht. Nach variabler Zeit wird diese in Photon-Photon-Verschrankung umgewandelt. Die Lebensdauer der Atom-BEC-Verschrankung von 100 µs ubersteigt die Dauer des photonischen Wellenpaketes um 2 Grosenordnungen. Die Fidelity der Verknufung aller Operationen betragt 95 %. Fur diese Experimente wurde der Quantenspeicher mit Hilfe von abgeschwachten Laserpulsen optimiert, was eine maximale Speichereffizienz von 53 % und eine 1/e-Lebensdauer von 600 µs ermoglichte. Die mittlere Fidelity des Speicherprozesses betragt 90 % nach einer Speicherzeit von 800 µs.