Verschränkung bestimmt die Dynamik von Attosekunden-Photoionisation in CO₂

Verschränkung als Grundlage der Quantentechnologien

Die Photoionisation gehört zu den Schlüsselexperimenten, die wesentlich zum Verständnis der quantisierten Natur von Licht-Materie-Wechselwirkungen auf mikroskopischer Ebene beigetragen haben. In diesem Prozess absorbiert ein System ein Energiequant, was zur Freisetzung eines Photoelektrons führt. In Molekülen resultiert dieser Vorgang in der Bildung eines Photoelektrons, das das Photoion rasch verlässt. Aufgrund der Existenz mehrerer Energieniveaus, aus denen das Elektron emittiert werden kann, etabliert der Photoionisationsprozess eine Verbindung zwischen den Eigenschaften des austretenden Photoelektrons und jenen des verbleibenden Photoions – ein Zusammenhang, der als Verschränkung des zusammengesetzten Photoelektron–Photoion-Systems bezeichnet wird. Die Charakterisierung und Kontrolle dieser Verschränkung stellt eines der eigentümlichsten Phänomene dar, die durch die quantenmechanische Beschreibung der Welt aufgekommen sind. Sie bildet zugleich ein zentrales Fundament zahlreicher Quantentechnologien. Die Photoionisation kann leicht durch Attosekundenpulse (1 as = 10⁻¹⁸ s) im extremen Ultraviolettbereich ausgelöst werden. Dies sind die bislang kürzesten erzeugten Ereignisse, deren Bedeutung mit der Verleihung des Nobelpreises für Physik im Jahr 2023 an Anne L’Huillier, Pierre Agostini und Ferencz Krausz für ihre bahnbrechenden Arbeiten zur Entwicklung dieses Forschungsfeldes gewürdigt wurde.

Marie Skłodowska-Curie Doktorandennetzwerk Qu-ATTO

Die Studie wurde im Rahmen des Marie-Skłodowska-Curie-Doktorandensnetzwerks QU-ATTO (Quantum Information Science and Ultrafast Nonlinear Coherent Control at the Attosecond Timescale) durchgeführt, das von Sansone koordiniert wird. Das Netzwerk bringt mehrere weltweit führende Forschungsgruppen aus den Bereichen Attosekunden- und Quanteninformationswissenschaft zusammen.