aktualisiertes pdf - DPG-Tagungen

y creating quasi-decoherence free subspaces. Instead of assuming very
special, highly symmetric interactions between the atoms and its environment,
individual and independent reservoir couplings are considered.
For storage of qubits a pair of special collective states are used whose
probability for decoherence-induced transitions due to single atom errors
scales with the inverse of the total number of atoms. By introducing a
sufficiently large energy gap between these two storage states and all
other states a quasi-decoherence free subspace for the stored qubit is created
which protects the storage state against decoherence from spin flips.
To supress additional dephasing mechanisms an additional ! fast periodic
interaction, well known in NMR schemes, is discussed.
Q 22.9 Di 14:00 Schellingstr. 3
Incoherent and Coherent Symmetric Attacks in Entanglement-
Based Cryptography — •Aeysha Khalique, Georgios
Nikolopoulos, and Gernot Alber — Institut für Angewandte
Physik, Technische Universität Darmstadt, D-64289 Darmstadt
Quantum Cryptography is one of the first practical applications of
quantum mechanics. A main goal in quantum cryptography is to achieve
unconditional secure quantum key distribution between two communicating
parties, Alice and Bob, in the presence of a third intervening party,
typically called Eve. We analyze symmetric incoherent and coherent attacks
by Eve in entanglement-based cryptographic protocols [1,2]. In particular
we address questions concerning security limits in cases in which
Eve has complete control over the preparation of the entangled state
shared between Alice and Bob.
/1/ H. Inamori, L. Rallan and V. Vedral, J. Phys. A 35, 6913 (2001).
/2/ H. Bechmann-Pasquinucci and N. Gisin, Phys. Rev. A. 59, 4238
(1999).
Q 22.10 Di 14:00 Schellingstr. 3
Phasenmessungen unter der Schrotrauschgrenze an intensiven,
gepulsten Lichtstrahlen — •Oliver Glöckl, Ulrik L. Andersen,
Stefan Lorenz, Christine Silberhorn, Natalia Korolkova
und Gerd Leuchs — Institut für Optik, Information und Photonik,
Max–Planck Forschungsgruppe, Universität Erlangen–Nürnberg, Staudtstr.
7/B2, 91058 Erlangen
Wir zeigen einen Aufbau zur Vermessung des Rauschens der Phasenquadratur
für intensive, gepulste Lichtstrahlen ohne Verwendung eines
Lokaloszillators oder Resonators. Ein Mach–Zehnder Interferometer mit
einer großen Armlängendifferenz wird verwendet, um bei einer bestimmten
Seitenbandfrequenz eine Phasenverschiebung von π zwischen dem
langen und dem kurzen Arm einzuführen. Wählt man die optische Phase
so, daß beide Ausgänge des Interferometers gleich hell sind und detektiert
man die Differenz der Photonenzahl in beiden Ausgängen des Interferometers,
so ist das resultierende Signal proportional zur Phasenquadratur
des Eingangsfeldes bei dieser Seitenbandfrequenz.
Wir zeigen, daß mit solchen Interferometern nichtklassische Phasenkorrelationen
an einem Paar verschränkter Strahlen jenseits des Schrotrauschpegels
aufgelöst werden können. Mit diesem Aufbau können also
quantenoptische Phasenmessungen unter dem Schrotrauschniveau durchgeführt
werden. Der Aufbau kann zur Realisierung verschiedener Protokolle
in der Quanteninformationsverarbeitung mit hellen Strahlen verwendet
werden, z.B.der Quantenschlüsselverteilung mit verschränkten
Strahlen, einem Verschränkungsaustauschexperiment oder der Demonstration
eines Quantenradierers bei kontinuierlichen Variablen.
Q 22.11 Di 14:00 Schellingstr. 3
Destructive Quantum Non Demolition Measurements —
•Jessica Schneider, Ulrik L. Andersen und Gerd Leuchs
— Institut für Optik, Information und Photonik, Max-Planck Forschungsgruppe,
Universität Erlangen-Nürnberg, Staudtstr. 7/B2, 91058
Erlangen
Optische QND- Messungen haben zum Ziel, durch Kopplung eines
Messstrahls mit dem Signalstrahl und der effizienten Detektion des Messstrahls
zerstörungsfrei Aussagen über den Signalstrahl zu treffen. Für den
Fall eines Strahlteilers als QND-Koppler wurde bereits die Verbesserung
der nichtklassischen Auswertungsparameter (Signal Transfer Ts+m und
bedingte Varianz Vs|m) durch Verwendung eines gequetschten Messstrahles
gezeigt [1]. Durch das Abzweigen (Quantum Optical Tapping) eines
Teiles des Signals, Detektion und Verwendung des Photostroms für die
Modulation des Signal-Ausgangs in einer sog. Feed Forward Schleife wird
eine weitere Verbesserung erreicht [2].
Wir untersuchen experimentell den Spezialfall des Strahlteilers mit
Transmission 0, d.h. das Signal wird vollständig detektiert (also zerstört)
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und zur Modulation auf einen amplitudengequetschten Messstrahl benutzt.
Der Vorteil besteht darin, dass es keine optische Wechselwirkung
zwischen Mess- und Signalstrahl gibt, zudem ist die Realisierung des
QND-Aufbaus bei gegebenem gequetschten Strahl denkbar einfach.
[1] R. Bruckmeier et al., Phys. Rev. Lett. 79, 43 (1997)
[2] B. Buchler et al., Phys. Rev. A 60, 4943 (1999)
Q 22.12 Di 14:00 Schellingstr. 3
Quantenpolarisationsmessung für die Quantenkryptographie
mit kohärenten Zuständen — •Stefan Lorenz 1 , Ulrik Andersen
1 , Natalia Korolkova 2 und Gerd Leuchs 1 — 1 Institut
für Optik, Information und Photonik, Universität Erlangen-Nürnberg,
Staudtstr. 7 / B2, 91058 Erlangen — 2 School of Physics and Astronomy,
University of St. Andrews, North Haugh, St. Andrews
Konventionelle Quantenkryptographiesysteme verwenden Einzelphotonenzustände
zur Schlüsselerzeugung. Da deren Präparation nicht deterministisch
und nicht mit hohen Raten gelingt, wird oft auf abgeschwächte
kohärente Zustände ausgewichen, allerdings auf Kosten der effektiven Geschwindigkeit
und manchmal auch der Sicherheit. Ein neuerer Typ von
Protokollen macht sich die Quanteneigenschaften dieser Mehrphotonenzustände
zunutze, um Schlüsselpaare zu erzeugen. Wir demonstrieren
ein solches Kryptographiesystem, das mit der Quantenpolarisation von
kohärentem Laserlicht arbeitet. Nicht nur die Erzeugung, sondern auch
die Detektion der Zustände ist durch Homodyn-Messung sehr effizient.
Wir zeigen experimentell die Unterschiede und Eignung verschiedener
Homodyn-Messverfahren für unser Kryptographiesystem.
Q 22.13 Di 14:00 Schellingstr. 3
Bedingte Wahrscheinlichkeitsverteilungen von verschränkten
Lichtstrahlen — •Christoph Marquardt, Ulrik L. Andersen,
Oliver Glöckl, Stefan Lorenz und Gerd Leuchs — Institut für
Optik, Information und Photonik, Max-Planck Forschungsgruppe, Universität
Erlangen-Nürnberg, Staudtstr. 7/B2, 91058 Erlangen
Verschränkte Zustände kontinuierlicher Variablen können durch die
Überlagerung gequetschter Zustände erzeugt werden. Dies ist z.B. mit
intensiven, gepulsten Lichtstrahlen unter Ausnutzung des optischen Kerr
Effektes möglich [1]. Die verschränkten Strahlen wurden bisher über die
Varianzen der Quadraturvariablen charakterisiert.
Durch direkte Analyse der detektierten Photoströme hat man Zugriff
auf weitere interessante Aspekte dieser verschränkten Zustände. Darunter
zählen die gemeinsamen und bedingten Wahrscheinlichkeitsverteilungen
der Zustände sowie Korrelationskoeffizienten. Ausserdem würde sich bei
der Untersuchung der höheren Momente der Photostromverteilungen eine
Abweichung von Gaussschen Zuständen feststellen lassen [2], was von Interesse
bzgl. der Verschränkungskriterien von kontinuierlichen Variablen
ist.
Wir präsentieren hierzu experimentelle Ergebnisse für intensive, verschränkte
Lichtstrahlen.
[1] Ch. Silberhorn et al., Phys. Rev. Lett. 86, 4267 (2001)
[2] G. Leuchs et al., Verhandl. DPG(VI)34, 413 (1999)
Q 22.14 Di 14:00 Schellingstr. 3
Efficiency of quantum key distribution protocols based on
coherent states, homodyne detection and post selection —
•Matthias Heid 1,2 and Norbert Lütkenhaus 1,2 — 1 Institut für
Theoretische Physik I, Universität Erlangen-Nürnberg — 2 Institut für
Optik, Information und Photonik (Max-Planck Forschungsgruppe),
Universität Erlangen-Nürnberg
Quantum key distribution (QKD) protocols can be implemented with
many different signal sources and detection devices. The usual implementation
with weak coherent pulses and single-photon detection gives a key
rate G that scales with the single-photon transmission as G ≈ η 2 . If we
use instead a single-photon source, the rate will scale as G ≈ η. However,
single photon sources are still comparatively difficult to implement.
An alternative approach uses coherent states together with variations of
a homodyne detection [1]. The aim is to obtain high repetition rates to
boost the key rate. We analyse the expected key rates for various schemes
based on postselection procedures [2,3] and four coherent signal states [2].
For a practical implementation of a QKD scheme we also take imperfect
detectors into account.
[1] F. Grosshans and P. Grangier, Phys. Rev. Lett. Vol 88, 057902 (2002).
[2] T. Hirano and R. Namiki, Phys. Rev A Vol 67, 022308 (2003).
[3] CH. Silberhorn, T.C. Ralph, N. Lütkenhaus, G. Leuchs, Phys. Rev.
Lett., Vol. 89, 167901 (2002).