Wien - In Anspielung auf Erwin Schrödinger bot es sich natürlich an, eine Katze (genauer gesagt eine rund drei Millimeter große Katzensilhouette) als Motiv für den ersten Versuch einer neuen Fotografiermethode zu wählen, die Wiener Physiker nun in "Nature" vorstellten. Denn die Methode, die das Forscherteam um Gabriela Barreto Lemos, Sven Ramelow und Anton Zeilinger von der Universität Wien und dem Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) anwandte, basiert auf dem Phänomen der Quantenverschränkung.
Normalerweise registriert eine Kamera die Photonen, die vom letztlich abgebildeten Objekt reflektiert werden. Hier jedoch sind es mit diesen verschränkte Lichtteilchen, die selbst nie in der Nähe des Objekts waren. In ihrem Experiment beleuchteten die Forscher das Objekt mit infraroten Photonen, während das Bild durch rote Photonen erzeugt wird, die mit diesen paarweise verschränkt sind.
Erzeugt werden diese Photonenpaare in einem mit grünem Laserlicht bestrahlten optisch nichtlinearen Kristall. Die verschränkten roten und infraroten Lichtteilchen werden mit einem speziellen Spiegel getrennt und nur die Infrarot-Photonen auf das abzubildende Objekt gelenkt. Sobald sie dieses passiert haben, enthalten sie die optische Information über das Objekt - aber nicht nur sie, sondern aufgrund der Verschränkung auch die roten Lichtteilchen.
Mit dem gleichen optischen Aufbau erzeugen die Forscher dann nochmals infrarote und rote Photonen. Diese werden jeweils mit den ursprünglich produzierten Photonen überlagert. Durch die speziellen Gesetze der Quantenphysik wird so die optische Information auf den infraroten Lichtteilchen quasi gelöscht. Sie ist dadurch nur mehr auf den roten Photonen vorhanden und kann schließlich durch Überlagerung mit den sekundären roten Lichtteilchen in einer CCD-Kamera sichtbar gemacht werden.
Die Wissenschafter sehen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für das neue Abbildungsverfahren, das sie inzwischen zum Patent angemeldet haben: So könnte ein Objekt je nach Bedarf mit Licht einer Wellenlänge beleuchtet werden, das Bild aber mit einer anderen Wellenlänge - etwa einer, für die es leistungsfähige Detektoren gibt - aufgenommen werden. Dadurch wird es auch möglich, Bilder in Wellenlängenbereichen zu machen, für die es gar keine Detektoren gibt. Dies wäre etwa für bildgebende Verfahren in der Medizin und für Umweltanalysen interessant.
Möglicherweise lässt sich das Verfahren auch nutzen, um die Auflösung von Aufnahmen zu steigern. Dazu müssten sehr kurzwellige Photonen das Objekt erfassen und die Informationen dann an verschränkte langwelligere Lichtteilchen "weitergeben". "Diese Möglichkeit haben wir intensiv diskutiert, wissen aber die Antwort noch nicht genau", so Ramelow. (APA/red, derStandard.at, 27. 8. 2014)