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Wien - Beim Phänomen der Verschränkung können zwei Teilchen über beliebige Distanzen miteinander in Verbindung stehen. Um daraus praktischen Nutzen zu ziehen, muss man allerdings wissen, ob sich die zwei Teilchen tatsächlich in diesem verschränkten Zustand befinden. Julian Hofmann und dem aus Österreich stammenden Physiker Harald Weinfurter vom Institut für Quantenoptik der Universität München ist es nun gelungen, zwei 20 Meter voneinander entfernte Atome zu verschränken und einen Weg zu finden, wie die "Fernbeziehung" auch bekanntgeben wird. Die Wissenschafter ihrerseits gaben ihr Ergebnis in der Fachzeitschrift "Science" bekannt.
Die Verschränkung ist ein Phänomen, das der österreichische Physiker Erwin Schrödinger als charakteristische Eigenschaft der Quantenmechanik schlechthin und Albert Einstein als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnet hat: Zwei verschränkte Teilchen, etwa zwei Photonen, bleiben über beliebige Distanzen miteinander verbunden. Sind sie verschränkt, haben sie perfekt definierte gemeinsame Eigenschaften, verlieren dabei allerdings ihre Einzeleigenschaften.
Könnte man zwei Spielwürfel verschränken, wüsste man bis zur Messung nicht, welche Augenzahl sie zeigen. Nach der Messung würde aber mit Sicherheit bei beiden die gleiche - zufällige - Seite nach oben zeigen. Sind zwei Teilchen nicht verschränkt, hat jedes seine eigene wohldefinierte Eigenschaft. Im Fall der Würfel würde bei jedem davon eine zufällige Seite nach oben zeigen, völlig unabhängig vom anderen Würfel.
Herold der Verschränkung
Die Wissenschafter haben für ihr Experiment in zwei getrennten Räumen jeweils ein Rubidium-Atom mit einem Laser angeregt. Dabei emittieren die Atome je ein Photon - Atom und Photon sind dadurch jeweils mit ihren Pendant im anderen Raum verschränkt. Die beiden Photonen werden über Lichtleiter zusammengeführt, an einem Strahlteiler überlagert und detektiert. Dadurch wird automatisch auch der Verschränkungs-Zustand der beiden 20 Meter voneinander entfernten Rubidium-Atome festgelegt. "Das Detektionsereignis der Photonen zeigt uns an, in welchem verschränkten Zustand die beiden Atome sind. Es fungiert quasi als Herold für die Verschränkung", so Weinfurter. Der Physiker will mit seinen beiden Atomen "in absehbarer Zeit ein paar 100 Meter weiter auseinandergehen".
In einem Kommentar zu der Arbeit betonen Jürgen Volz und Arno Rauschenbeutel vom Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) an der Technischen Universität (TU) Wien in "Science", dass die Verschränkung von zwei Atomen, die durch einen zweiten Prozess bestätigt wird, Langstrecken-Quantenkommunikation ermögliche. Bei dieser müssen verschränkte Photonen über weite Strecken in Lichtleitern übertragen werden. Sogenannte Repeater müssen dabei das schwächer werdende Lichtsignal immer wieder auffrischen. Weinfurters Experiment-Aufbau könnte dabei helfen, die notwendige Verschränkung über die ganze Entfernung zu erhalten.
Volz und Rauschenbeutel sehen in dem Experiment zudem die Möglichkeit für einen Test der Bell'schen Ungleichung, der alle noch bestehenden Lücken bisheriger Experiment schließt und "eine finale Antwort über die Natur der Quantenphysik gibt", wie die beiden TU-Wissenschafter schreiben. Die berühmte Bell'sche Ungleichung zeigt den grundlegenden Unterschied zwischen klassischer Physik und Quantenmechanik. (APA/red, derstandard.at, 8.7.2012)
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"Dabei emittieren die Atome je ein Photon - Atom und Photon sind dadurch jeweils mit ihren Pendant im anderen Raum verschränkt."
So einfach kann es dann wohl doch nicht sein, denn sonst müsste ja vieles verschränkt sein (also wenn schon das Emittieren genügen würde) oder?
Ich würde vermuten, dass die Verschränkung erst durch die Überlagerung (und Messung) der beiden Photonen zu Stande kommt.
Wer kennt sich also aus und kann es mir erklären?
Das stimmt natürlich und mir fällt gerade auf, dass es nicht verständlich ist (bzw. anders als gedacht), was ich geschrieben habe. Natürlich sind Photon und Atom verschränkt, wenn letzteres ersteres emittiert. Ich wollte eigentlich ausdrücken, dass durch das Emittieren von jeweils einem Photon 2 Atome noch nicht verschränkt sein können - sonst müssten ja viele Atome miteinander verschränkt sein und das ganze wäre nicht in Science gelandet.
Der Artikel schusselt sich etwas zu populärwissenschaftlich über den eigentlichen Vorgang hinweg. Tatsächlich muss zur Verschränkung ein Teilchen aufgespalten werden oder aber zwei identische Teilchen durch denselben Erzeugungsprozess entstehen, damit sie verschränkt sind.
Weiters erlischt diese sog. "Superposition" in dem Moment, wo eines der Teilchen makroskopischen Kontakt zu seinem Umfeld erhält. Die Verschränkung ist ein extrem labiler Zustand, der sich nur unter absoluter Isolation der Verschränkungspartner von ihrer Umwelt aufrechterhalten läßt.
Das hat mir jetzt leider nicht wirklich geholfen.
Nach ein bisschen Nachdenken glaube ich jetzt aber die richtige "Lösung" gefunden zu haben:
Man erzeugt zuerst 2 verschränkte Atom-Photon Paare. Jetzt misst man den Polarisationszustand der beiden Photonen zueinander und weiß damit, wie sich die Atom-Spins zueinander verhalten müssen und hat dadurch die beiden Atome verschränkt.
Stimmt das so?
ähhh - mit welcher geschwindigkeit überträgt sich diese "information" nochmals von einem atom zum anderen?
in echtzeit? äußerst spukhaft, weil ja unsere 4 dummerldimensionen offenbar mit der lichgeschwindigkeit beschränkt sind, und sich die für die verschränkung verantwortlichen infomationsfelder demnach wohl in einer der übergelagerten dimensionen befinden müssen, in denen das konzept zeit und raum gar nicht existieren.
Trick: sie können mittels zwei verschränkter Teilchen keine information übertragen, damit laufen sie nicht in das Problem, dass information nur mit max. c übertragen werden kann.
Sie wissen nur, wenn sie das eine Teilchen anschauen in welchem zustand sich das andere befindet.
Photonen können verschieden polarisiert sein. Polarisation ist hierbei die Schwingungsebene des dazugehörenden elektrischen Feldes.
Bei der Messung "definiere" ich ja eine Polarisation - die Gegenstelle muß nur "nachher" messen und bekommt meine Messmethode (Polarität) mit .. das wär dann die Information..
c als Geschwindigkeitsgrenze in der Quantenkommunikation kann ich mir nicht vorstellen - als absolute Ereigniss-melden-Geschwindigkeit in unserem Universum natürlich schon (sonst wäre das EventHandleSystem des Universums nicht funktionstüchtig)
nein. Sie definieren nur die richtung in der sie die polarisation messen. Und dann messen sie eben etwas oder nicht. Die Gegenstelle definiert ebenfalls eine mess-richtung und misst etwas oder eben nicht. Anschliessend senden sie (auf ganz klassischem wege uebers kabel) ihre konfiguration der letzten sag-ma-einmal 1000 bit, der empfaenger sagt ihnen bei welchen bits er dieselbe definition verwendet hat. Und alle diese bits bei denen sie und ihr empfaenger die gleiche messrichtung verwendet haben koennen sie als schluessel verwenden.
anschliessend verschluesseln sie ihre nachricht mit dem so ausgetauschten schluessel und schicken sie uebers kabel (ganz normal).
"Könnte man zwei Spielwürfel verschränken, wüsste man bis zur Messung nicht, welche Augenzahl sie zeigen."
Ja, eh. Bevor ich nicht schau seh ich nix. Müsste es aber nicht anders lauten?
"Könnte man zwei Spielwürfel verchränken, würden diese bis zur Messung gar keine Augenzahl zeigen."
Das ist doch das Wesen der Quantenmechanik dass erst durch die Messung überhaupt ein Wert entsteht?
Nach manchen Interpretationen der QM gilt diese Aussage für JEDE Messung (also auch für eine an verschränkten Würfeln).
Aber bei verschränkten Objekten kommt eben nochmals eine Dimension an Unübersichtlichkeit hinzu: Die Bestimmung einer Meßgröße an einem Objekt legt das andere Objekt fest. Sind also anfangs beide Würfel unbestimmt, und Sie messen 3 an Würfel A, dann zeigt auch Würfel B die 3; selbst wenn er von jeder Wechselwirkung weggesperrt ist.
Natürlich sind auch andere Verschränkungen denkbar, wie z.B. daß der zweite Würfel 4 zeigen muß, wenn der erste 3 hat (x+y=7).
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