Photonen-Quantenstatistik auf freie Elektronen aufgeprägt – veröffentlicht in Science
Die Wechselwirkung zwischen freien Elektronen und Licht wurde lange Zeit durch die klassischen Feldgleichungen von Maxwell beschrieben. In Zusammenarbeit mit und unter der Leitung von Professor Ido Kaminer und mit Kollegen vom Israelischen Technologie-Institut, dem Technion, und der Universität Tel Aviv konnten wir die Quantenstatistik von nicht-klassischem Licht in der Elektron-Photon-Wechselwirkung beobachten. Zum ersten Mal kann hier das Elektron nur in einem verschränkten Zustand mit dem Photon beschrieben werden.
Das Experiment basiert auf einer photonischen Nanostruktur aus Silizium, die speziell für eine hocheffiziente Elektron-Licht-Kopplung mittels inversem Design entwickelt wurde. Indem wir die Photonenstatistik des Laserlichts von Poissonisch (kohärent) auf Super-Poissonisch (thermisch) umstellen, zeigen wir, dass die Elektronendynamik von einem Quanten-Walk zu einem klassischen Random Walk übergeht, was ein Kernstück der Quantenmechanik darstellt. Unser Beitrag war der Entwurf und die Herstellung der hocheffizienten Elektron-Licht-Kopplungsstruktur, während die Messungen im Labor von Professor Kaminer am Technion durchgeführt wurden.
Die Originalveröffentlichung finden Sie hier. Eine frei zugängliche Version findet sich hier. Professor Fabrizio Carbone hat dazu einen wunderbaren Kommentar verfasst: Kommt ein Elektron in eine Quanten-Bar… Hier ein weitere Bericht zu unserer Arbeit.