Kurzfassung
Im Bereich der Quantenphysik werden nichtklassische Zustände wie Überlagerung
und Verschränkung untersucht. Ein Beispiel für eine Überlagerung
ist der quantenoptische Schrödinger-Katzen-Zustand, der als Qubit im Bereich
der Quanteninformatik verwendet werden könnte. Eine Möglichkeit,
einen solchen Zustand zu erzeugen, ist die Subtraktion eines einzelnen Photons
von einem schwach gequetschten Lichtzustand. Allerdings ist die
resultierende Amplitude a dieses Zustands sehr klein und liegt bei nur
ungefähr 1. Für eine Anwendung als Qubit ist ein a über 2 erforderlich.
Dies kann erreicht werden, indem die erzeugten Katzenzustände auf
einem 50/50 Strahlteiler mit 2 Wiederholungen probabilistisch überlagert
werden. Ein solches Experiment erfordert einen anspruchsvollen Aufbau
mit 4 Quetschlichtquellen und einer 4 übereinstimmenden Einzelphotonendetektion,
um den Erfolg des Wachsens anzukündigen. In dieser Arbeit
wurde ein anderer Ansatz getestet, der es erlaubt, das Ergebnis des zuvor
beschriebenen Experiments mit nur einer Quetschlichtquelle und einem
Einzelphotonendetektor zu emulieren. Dazu wurde eine 8-Port-Homodyn-
Detektion eines Katzenzustands mit einem a von 1,1 experimentell realisiert.
Die Überlagerung an einem 50/50 Strahlteiler mit 2 Wiederholungen
wurde in einer Datennachbearbeitung durchgeführt. Es konnte ein Katzenzustand
mit einem a von 2,6 emuliert werden. Damit wurde die erforderliche
Schwelle für Qubit-Anwendungen erreicht, aber der Katzenzustand ist
nur in Form von bereits gemessenen Datenpunkten verfügbar, die in einem
Computer gespeichert sind. Ob unsere emulierten Katzenzustände für weitere
Anwendungen genutzt werden können, wird derzeit untersucht. Der
Aufbau für die Erzeugung der Katzenzustände wird für ein zukünftiges
Projekt über Verschränkungsdestillation wiederverwendet, welches den Abstand
für die Quantenschlüsselverteilung im Bereich der Quantenkryptographie
verbessern könnte.
Quantum physics allows to investigate nonclassical states like superpositions and entanglement. One example for a superposition is the quantum optical Schrödinger cat state, which might be used as a qubit in the area of quantum computation. One way of producing such a state is the subtraction of a single photon from a weakly squeezed state of light. The resulting amplitude a of this state is small and just around 1. For an application as qubit, an a above 2 is required. This can be achieved by probabilistically overlapping the created cat states on a 50/50 beam splitter with 2 iterations. Such an experiment needs a challenging setup with 4 squeezed-light sources and a 4 coincident single photon detection for heralding success of the growth. In this thesis another approach was tested, which allows to emulate the outcome of the previously described experiment by using only 1 squeezed-light source and 1 single photon detector. For that an 8-port homodyne detection of a cat state with an a around 1.1 was experimentally realized. The interference on a 50/50 beam splitter with 2 iterations was done in post processing. It was possible to emulate a cat state with an a around 2.6. Hence the required threshold for qubit applications was reached, but the cat state is only available in form of already measured data points inside a computer. If our emulated cat states can be used for further applications is under investigation. The cat state setup will be repurposed for a future project about entanglement distillation, which might be able to improve the possible distance for quantum key distribution in the field of quantum cryptography.