Seit ihren Anfängen haben sich Neutroneninterferometrieexperimente als ideale Technik für Untersuchungen im Bereich der Grundlagen der Quantenmechanik mit massebehafteten Teilchen etabliert. Diese Experimente, in denen Interferenzeffekte von Materiewellen eine wichtige Rolle spielen, dienen bis heute als elegante Demonstration quantenmechanischer Phänomene. Diese Technik ermöglichte es, zahllose Lehrbuchexperimente der Quantenphysik, wie den Nachweis der 4π Spinor Symmetrie von Spin-1/2 Teilchen, Spin Superposition, gravitationsinduzierte Phasen, Fizeau- und Sagnac Effekt, direkt zu realisieren. Parallel dazu wurde eine alternative Methode, die Neutronenpolarimetrie, weiterentwickelt. Durch sie sind Phasenmessungen, wie z. B. der Nachweis topologischer Phasen, auch in Fällen in denen hohe Stabilität und Effizienz unüberwindliche Hindernisse für übliche neutroneninterferometrische Methoden darstellen, ermöglicht worden. Unserer kürzlich erreichten Realisierung von Dreifachverschränkung in Einzelneutronen folgend, konzentrieren wir uns im vorliegenden Projekt auf drei Hauptziele: (i) Detaillierte Studien und noch effizientere Realisierung von Zweifachverschränkung in Neutronen, sowie ihre Anwendung zur Untersuchung von Dekohärenzphänomenen. (ii) Weitere Experimente zur Realisierung und Charakterisierung verschiedener Arten von Dreifachverschränkung in Neutronen. (iii) Realisierung von Vierfachverschränkung in Neutronen. In unserem vorangegangenen Projekt “Untersuchung quantenmechanischer Phenomäne mittels Neutronen” (Juni 2005 – Mai 2008) konnten wir die erste experimentelle Demonstration von dreifachverschränkten GHZ Zuständen in Neutronen erreichen. Damit und mit der Entwicklung oder Verbesserung zusätzlicher neutronenoptischer Elemente haben wir eine realistische und sehr konkrete Perspektive für die Experimente, die zu unseren drei oben genannten Hauptzielen führen. Da die Implementierung von Verschränkung der Quantenzustände verschiedener Unterräume in einzelnen Teilchen insbesondere in polarimetrischen Experimenten nun kein schwieriges technisches Problem mehr darstellt, sind alle schon erreichten Ergebnisse auch für viele andere physikalische Systeme neben den Neutronen von großem Wert. Bei allen drei Zielen haben experimentelle Untersuchungen Vorrang, wobei theoretische Ergänzungen der Arbeit aus Kollaborationen mit anderen Gruppen innerhalb Österreichs und weltweit zugesichert ist. Ein Zweck des Projektes ist es auch, einen wesentlichen Teil zum beeindruckenden Fortschritt in der Quantenoptik und Quanteninformations- und Kommunikationstechnologie durch Ausnutzung der speziellen Eigenschaften des Neutrons als Materiewelle beizutragen.
