Physik Journal, März 2016

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Generation of
circularly polarized
laser radiation
Application
Schäfter+Kirchhoff develop and manufacture laser sources,
line scan camera systems and fiber optic products for world-
wide distribution and use.
Interfaces:
color monochrome
1.0
0.0
400 600 800 1 000
Spectral
range
512 to
8160 pixels
LaserBeamCoupler
forSinglemode
Fibers
Laser Beam Coupler
60SMS-1-4-…
Fiber
collimator
60FC-...
integrated quarter-wave plate
Fiber Port Clusters for Fiber Collimator 60FC-Q-...
TM
USB 3.0
Austria
France
Spain
Germany
Italy
UK
Switzer-
land
USA
Russia
PR China
India
Japan
Republic
of Korea
In global use
Interface:
Power supply
via USB
Application:
Adjustment of left-
handed and right-
handed circular
polarization.45°
USB 2.0
Fiber Input Connector
Measurement of re-
sulting Polarization
Extinction Ratio
Connector
key
Bad Good
Polarization Alignment
Application:
Measurement System
Polarization Analyzer Series SK010PA-...
Interface: USB 2.0 ·
Multiple Wavelength Ranges 350 – 1600nm
SK 9170:GrayScaleLineSignal –0
SK 9170:GrayScaleLineSignal – 1
255
255
00
0
0
ZOOM
ZOOM
Line Scan Cameras
512 to 8160 pixels. Color, monochrome, or sensors.
Besuchen Sie uns: 1. - 3. März 2016
Leibniz-Universität Hannover
Frühjahrstagung Hannover 2016
R
G
B
V
Apochromaticcorrected
fiberoptics400 -660nm
405 460 532 660
Laser Line, Micro Focus,
Laser Pattern Generators
Wavelengths 405 – 2050 nm
Fiber Optic Components and
Fiber Coupled Laser Sources
polarization maintaining for wavelengths 370 – 1700nm
M
O
T
agneto
ptical
raps
Pekola und Kollegen haben Szi-
lards autonomen Dämon nun ex-
perimentell realisiert. Ihr Apparat
besteht aus einer „Systemzelle“ und
einer „Dämonenzelle“, in denen
einzelne Elektronen enthalten sind
(Abb. 1 ). Die Systemzelle besteht aus
einem kleinen Metallstück aus Kup-
fer, das über supraleitende Alumi-
niumdrähte mit zwei metallischen
Leitern verbunden ist. Mit ihrer
Hilfe können die Elektronen auf
das Metallstück tunneln und wieder
herunter. Supraleitendes Material
stellt dabei sicher, dass die Elektro-
nen keine Wärme aus dem System
entziehen. Die Systemzelle ist auf
ähnliche Weise an die benachbar-
te Dämonenzelle angeschlossen.
Diese registriert die Spannung, die
ein Elektron erzeugt, wenn es die
metallische Insel verlässt oder dort
ankommt. Diese Spannung akti-
viert wiederum den Dämon: Wenn
ein Elektron auf die Insel tunnelt,
fängt die Dämonenzelle das Elek-
tron dort mit einer positiven La-
dung ein. Wenn ein Elektron die
Insel verlässt, stößt der Dämon es
durch eine negative Ladung ab.
Die induzierte Ladung zwingt die
Elektronen, gegen ein Potential zu
tunneln, wodurch sich das System
abkühlt. Das System ist vollständig
in sich geschlossen, und der Prozess
gelingt durch eine geschickte Ver-
drahtung der beiden Zellen.
In Übereinstimmung mit den
Vorhersagen theoretischer Modelle
sinkt die Temperatur des Systems
durch die Aktionen des Dämons,
während dessen Temperatur an-
steigt. Die Temperaturänderung
wird durch die Transinformation,
d. h. die Korrelationen zwischen
System und Dämon, bestimmt.
Diese Größe beschreibt also, wieviel
der Dämon von dem System „weiß“.
Dieses Experiment ist sehr be-
deutend, da wir nun zum ersten
Mal ein vollständig autonomes Sys-
tem haben, das unserer alltäglichen
Intuition entspricht – nämlich,
dass wir unser Wissen um die mi-
kroskopischen Eigenschaften und
Dynamik dazu verwenden können,
um makroskopisch mehr Arbeit
zu gewinnen, als die ursprüngliche
Formulierung des zweiten Haupt-
satzes erlaubt. Das heißt aber nicht,
dass der Hauptsatz nicht gilt. Viel-
mehr bedeutet es, dass wir Physiker
ihn so sorgfältig formulieren müs-
sen, wie es die gegebene Situation
erfordert. Im Fall des Maxwellschen
Dämons ist beispielsweise ein Teil
der erzeugten Entropie mit der ge-
wonnenen Information gleichzuset-
zen. Das Experiment der finnischen
Forscher hat gezeigt, dass autonome
Dämonen existieren können und
nicht nur eine theoretische Spielerei
sind. Das bietet die Möglichkeit,
fundamentale Axiome der Thermo-
dynamik oder die Beschreibung
von Informationsverarbeitung zu
prüfen. Damit sich Information mit
hoher Effizienz schreiben und lesen
lässt (z. B. bei der ferngesteuerten
Bedienung eines Computers im
All), ist es wichtig zu wissen, wel-
chen Beitrag die Information zur
Entropieerzeugung leistet.
Eines Tages haben wir vielleicht
einen echten mechanischen Dä-
mon, wie ihn sich Szilard [8] und
jüngere theoretische Abhandlungen
[10] ausgemalt haben. Mechanische
Systeme sind sehr viel anschau-
licher als ihre elektronischen
Gegenstücke und im wahrsten
Sinne des Wortes begreifbar. Daher
könnten sie die fundamentalen
Prinzipien der Thermodynamik
besser verdeutlichen.
Sebastian Deffner
[1] V. Koski et al., Phys. Rev. Lett. 115 ,
260602 (2015)
[2] S. Deffner und C. Jarzynski, Phys. Rev. X
3, 041003 (2013)
[3] H. S. Leff und A. F. Rex (Hrsg.), Max-
well’s Demon 2: Entropy, Classical and
Quantum Information, Computing,
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[4] E. Lutz und S. Ciliberto, Phys. Today 68,
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[5] R. Landauer, Phys. Today 44 , 23 (1991)
[6] A. C. Barato und U. Seifert, Phys. Rev. E
90, 042150 (2014)
[7] J. M. R. Parrondo et al., Nature Phys. 11 ,
131 (2015)
[8] L. Szilard, Z. Phys. 53, 840 (1929)
[9] D. Mandal und C. Jarzynski, PNAS USA
109, 11641 (2012)
[10] Z. Lu et al., Phys. Today 67, 60 (2014)