Schneller als Licht durch Quantenphysik? | Quarks Dimension Ralph

Ralph Caspers begibt sich auf telepathische Spurensuche: Ermöglicht es die Quantenphysik, Informationen ohne Zeitverzug zu übertragen?

Doch zuerst erklärt Ralph, was es mit der sogenannten Quantenverschränkung überhaupt auf sich hat: Bei einem einzelnen Quantenteilchen kann man nicht vorhersagen, wo es auftaucht. Erst wenn man es beobachtet und misst, erscheint es zufällig an einer der vielen möglichen Stellen.
Wenn man aber zwei Elementarteilchen „verschränkt“ – also in einer besonderen Art verbindet – und dann eins der Teilchen beobachtet, passiert etwas, das Albert Einstein „spukhafte Fernwirkung“ nannte. Egal, wie weit die beiden Teilchen voneinander entfernt sind: Sobald ein verschränktes Teilchen gemessen wird und eine eindeutige Eigenschaft zeigt, hat das ohne Verzögerung Auswirkungen auf das andere verschränkte Teilchen.

Ist das eine Art Telepathie? Heißt das, dass Informationen schneller als das Licht übertragen werden können? Ralph veranschaulicht das Problem der Quantenverschränkung, das 1935 die drei Wissenschaftler Albert Einstein, Boris Podolsky und Nathan Rosen gesehen haben. Sie waren sich einig, dass die Theorie der Quantenmechanik nicht komplett sein konnte, denn es fehlte die Erklärung dafür, warum die Messung eines Teilchens zeitgleich eine Wirkung auf ein weit entferntes anderes Teilchen hat. Das war nach Einsteins Theorien ausgeschlossen, weil sich keine Information schneller als Licht bewegen kann. Die Wissenschaftler vermuteten, dass es bei den Teilchen „verborgene Variablen“ geben musste, die dafür verantwortlich sind, dass das eine Teilchen die eine Eigenschaft hat und das andere Teilchen die andere Eigenschaft aufweist, sobald die Teilchen gemessen werden.

Erst der Physiker John Bell zeigte 1964 mathematisch, wie die Wahrscheinlichkeitsverteilung bei Messungen ist, wenn die verschränkten Quantenteilchen eine verborgene vorbestimmte Eigenschaft mitbringen. Und 1972 konnten die Experimentalphysiker Stuart Freedman und John Clauser in einem Versuch verschränkte Photonen messen. Die Messergebnisse waren so, wie es mit verborgenen Variablen nicht möglich gewesen wäre. Verschränkte Quantenteilchen – auch wenn sie Millionen Kilometer voneinander entfernt sind – scheinen nicht wie getrennte Objekte zu existieren, sondern bilden eine Einheit.

Warum Quantenverschränkung dennoch nicht zum Übertragen von Informationen taugt – und man damit also auch nicht Gedanken per Telepathie senden kann, erklärt euch Ralph im Video.


Kapitel
0:00 Intro: Kann man mit Quantenphysik Gedanken übertragen?
1:04 Was bedeutet Quantenverschränkung?
5:53 Verhalten sich verschränkte Quantenteilchen so, wie es die Theorie sagt?
7:53 Lassen sich Informationen telepathisch übertragen?

Autoren: Reinhart Brüning, Ralph Caspers
Schnitt und Grafik: Christoph Köster
Sounddesign: Florian Ebrecht
Redaktion: Max Ostendorf

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Wie die bellschen Ungleichungen den Streit um das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon experimentell entschieden haben:
Seminar „Grundlagen der Quantenphysik“, 2009
PDF: https://www.physik.hu-berlin.de/de/na...

Unsere wichtigsten Quellen
Der unbegreifliche Zufall. Nichtlokalität, Teleportation und weitere Seltsamkeiten der Quantenphysik, 2014
ISBN 978-3662439579
https://doi.org/10.1007/978-3-662-439...

Albert Einstein, Boris Podolsky, Nathan Rosen: Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?
in: Physical Review, 1935
https://journals.aps.org/pr/abstract/...

John Stewart Bell: On the Einstein Podolsky Rosen Paradox;
in: Physics, Physique, Fizika, 1964
https://journals.aps.org/ppf/abstract...

John Stewart Bell: Introduction to the hidden-variable question;
in: Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, 2011
https://www.cambridge.org/core/books/...

Violation of Bell Inequalities by Photons More Than 10 km Apart;
in: Physical Review Letters, 1998
https://journals.aps.org/prl/abstract...

Satellite-based entanglement distribution over 1200 kilometers;
in: Science, 2017
https://www.science.org/doi/10.1126/s...

Fotos von Boris Podolsky und Nathan Rosen: AIP Emilio Segrè Visual Archves, Physics Today Collection

Foto von Stuart Freedman: Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Laboratory


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