Quantenverschränkung

    Hallo Ihrs,



    Mich plagt schon seit geraumer Zeit ein Phänomen in der Physik, um das viel Wirbel gemacht wird, ich persönlich aber als absurd empfinde.


    Wie der Titel dieses Themas vermuten lässt, die Verschränkung.


    Für diejenigen, die mit dem Begriff nichts anfangen können, der obligatorische Wikibeitrag:


    https://de.wikipedia.org/wiki/Quantenverschr%C3%A4nkung



    Häufig vertretene Meinungen diesbezüglich sind, dass sie gegen die Gesetze der Physik ( insbesondere der Relativitätstheorie und der Höchstgeschwindigkeit für Informationsübertragung) verstoße, oder zumindest diese Gesetze großzügig auslegt und die verschränkten Teilchen nichtlokal sind.


    Das ist doch totaler Humbug, oder nicht?


    Zur Erzeugung verschränkter Teilchen benutzt man eine Quelle, zumeist ein Photon das in irgendeinem Kristall "gespalten" wird, ein verschränktes Paar von Photonen entsteht. Diese Teilchen bewegen sich nun mit der für Licht üblichen Geschwindigkeit, und werden dann gemessen. Ein erstaunliches Ergebnis der Messungen ist, dass die beiden Teilchen Eigenschaften aufweisen die gegenseitig korrelieren. Egal wie weit sie voneinander entfernt sind.


    Nun der Knackpunkt: es ist doch wohl selbstverständlich das die Eigenschaften der Teilchen korrelieren. Sie haben ein und denselben Ursprung. Außerdem müssen sie sich ja auch erst mal voneinander entfernen, bevor sie ihr "Überlichtinformationsaustausch" durchführen können.


    Das wäre ja so, als würde ich eine Kugel, eine Seite ist blau, die andere gelb ohne hinzugucken halbieren. Eine Hälfte davon, weiterhin abgedeckt, irgendwo hinschleppen, nachschauen und sehen das die Hälfte die ich habe blau ist, und die andere Hälfte nach der Überprüfung gelb ist, oder andersrum. Und dann aber staune, dass es, egal wie oft ich das Experiment mache, immer eine blaue und eine gelbe Hälfte gibt, egal wie weit ich sie voneinander getrennt habe. Absurd....


    Oder kapiere ich da irgendwas nicht so richtig?

    "To Paradise, the Arabs say, Satan could never find the way until the peacock let him in." -Charles Godfrey Leland

    Ich weiß auch nicht, ob ich es richtig verstanden habe, aber es hat wohl etwas mit der Informationsweiterleitung zu tun.
    GGf. so, wie wenn ich eine Zwillingsschwester (gleicher Ursprung) hätte, die aber am anderen Ende der Welt lebt und sich im gleichen Moment wie ich, den Arm bricht. So hab ich es verstanden. Zwei Eier aus dem selben Huhn verändern sich unter Umständen ja auch nicht gleichförmig...oder hinkt der Vergleich ? :)


    http://www.spiegel.de/wissensc…s-das-licht-a-572068.html

    "Man sollte nicht alles zu ernst nehmen, vor allem nicht sich selber."


    Es ist schön an etwas zu glauben und nicht nur das- sich fast sicher zu sein- dass dieser Glaube Wirklichkeit ist.

    Nene, dein Vergleich ist nachvollziehbar, aber eben genau diese Aussage konnte ich aus den Versuchsaufbauten(dafür habe ich keine Quelle, sorry) die ich zu Gesicht bekommen habe nicht erkennen. Sondern nur so wie in dem von mir oben beschriebenen Gleichnis mit der Kugel. Aber wenn es so wäre, wie von mir beschrieben, müssten doch eigentlich alle auf den Trichter gekommen sein.... Ist ja nicht so, dass es außerordentlich abwegig ist. Es sagt ja auch niemand: "Boa krass, Röntgenbremsstrahlung, wie kann das sein das der Winkel immer gleich ist?"

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    Was ich von Wiki halte, weiß man ja.


    Aber als Buchtipp wäre "Einsteins Spuk" von Zeilinger zu erwähnen. Zeilinger ist mit Quantenverschränkung sehr bewandert.


    Hier noch ein Link: http://vcq.quantum.at/news/news/detail/428.html
    Der Link stammt von der Zeilinger-Group


    Eine Verschränkung ist m.E. nicht wirklich zu erklären und ich würde es mit Schrödingers Katze vergleichen.
    Aber vielleicht kommt man dahinter, wenn man die "Kopenhagener Interpretation" mit auch Einstein-Rosen-Podolsky und vielen nachfolgenden Physikern kreuzt.

    Zitat von Irrwisch

    Eine Verschränkung ist m.E. nicht wirklich zu erklären und ich würde es mit Schrödingers Katze vergleichen.


    Wobei es zumindest für die arme Katze mittlerweile eine Lösung gibt: Klick !


    Ansonsten bin ich ganz ehrlich. Mathematisch "durchdringe" ich die Quantenverschränkung auch nicht. Das ist extrem schwere Kost vor allem, weil sie viele mathematische Aspekte berücksichtigen muss, die teilweise dann eben doch nicht greifen. Ich kann die einzelnen Theoreme dazu verstehen, kann mir aber keine ordentliche Meinung dazu bilden, außer das es ein faszinierendes Phänomen ist. Ich bin gespannt ob es irgendwann eine Lösung dazu gibt.
    Da sie mathematisch nicht gut zu beschreiben ist, ist sie doch am ehesten vergleichbar mit einer Singularität...finde ich...irgendwie.

    Bei der Verschränkung geht es ja um mehr.


    Man kann, wenn man ein Teilchen beobachtet, nicht gleichzeitig feststellen, wo ein Teilchen ist und wie schnell es ist. Man kann immer nur eins von beiden messen. (Heisenberg´sche Unschärferelation).


    Verschränke ich nun zwei Teilchen (Quanten) dann kann ich diese Unschärfe umgehen. Da ich aus dem einen Teilchen den Zustand des anderen ableiten kann (z.B. die Geschwindigkeit) und ich an dem anderen Teilchen den genauen Ort messen kann, kann ich dann für eins von beiden eine genaue Aussage treffen, wo es ist UND wie schnell es ist. Das ist eine, wenn nicht die revolutionäre Anwendung der Verschränkung.
    Da sich die beiden Teilchen aber in ihren Eigenschaften abstimmen (wie das passiert weiß man einfach noch nicht wirklich) kann ich durch Manipulation der einen Seite die andere Seite direkt beeinflussen.
    Ein denkbarer Aspekt wäre, das wenn ich das eine Quant mit Energie anreichere, dann muss das andere Energie abgeben. Wo kommt diese aber her?


    Auf lange Sicht könnte das also eine Möglichkeit der interstellaren Reise ermöglichen. Ermöglichen, nicht zwangsweise das es so ist. Es könnte eine Option sein.


    Um auf deine Ballidee mit der blauen und gelben Seite zurück zu kommen. Der Quantenverschränkung entsprechend wären es eher zwei Bälle mit einer blauen und gelben Seite. Und wenn du an dem einen Ball die blaue Seite nach vorne drehst, dreht sich der andere Ball, egal wo er gerade ist auf der Welt, mit. Und zwar genau so, wie du den ersten Ball drehst.

    Ich habe mich bewusst für einen Ball entschieden der geteilt wird, weil dadurch mein Verständnis, oder eher Unverständnis, der Quantentheorie besser abgebildet wird. Wichtig ist, zumindest bis dato und laut meinem mehr als dürftigem Wissensfundus, dass verschränkte Teilchen, sei es nun ein Photon, Atom, oder Antineutron oder keine Ahnung was , denkt euch selber was aus, den selben Ursprung haben. Und da liegt auch der Hase im Pfeffer, warum ich nicht einfach akzeptieren kann, dass sie einfach nur komisch ist. Haltet mich für einen Gläubigen, aber meine Intuition täuscht mich selten. Nur ist wieder mal die Forschung nicht weit genug, um wirklich eindeutige Aussagen treffen zu können. Wieso kann ich nicht 100 Jahre später geboren worden sein!




    @ silvercloud


    Zitat

    Verschränke ich nun zwei Teilchen (Quanten) dann kann ich diese Unschärfe umgehen. Da ich aus dem einen Teilchen den Zustand des anderen ableiten kann (z.B. die Geschwindigkeit) und ich an dem anderen Teilchen den genauen Ort messen kann, kann ich dann für eins von beiden eine genaue Aussage treffen, wo es ist UND wie schnell es ist. Das ist eine, wenn nicht die revolutionäre Anwendung der Verschränkung.


    Nein, durch die Messung des einen Teilchens beeinflusst du laut der Aussage der Verschränkung gleichzeitig! (oder zumindest nahezu gleichzeitig) auch das andere. Damit ist wieder nur ein Wert, entweder Ort oder Geschwindigkeit exakt und unbeeinflusst bestimmbar, danach sind beide beeinflusst durch die eine Messung. Oder anders, man weiß es halt einfach noch nicht genau, weil man die Verschränkung einfach noch nicht versteht.

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    2 Mal editiert, zuletzt von Knurzhart ()

    Das du dich bewusst für den geteilten Ball entschieden hast, glaube ich dir. Aber wenn du dir ein Modell entwickelst, mit dem du dir etwas herleiten möchtest, sollte es auch stimmen. Und bei der Quantenverschränkung haben zwar die Quanten den gleichen Ursprung, z.B. eine Lichtquelle, jedoch sind es von vornherein 2 und nicht 1, das geteilt wird.


    Mathematisch gehst du von X/2 aus


    Richtig ist aber 2x, es geht eben nicht


    Du gehst von etwas aus mit 2 Eigenschaften, was dann geteilt wird und jede Seite hat dann eine Eigenschaft (blau oder gelb)


    Der Quantenverschränkung entsprechend ist aber ich habe 2 mal etwas, mit identischen Eigenschaften. Dein Erklärungsmodell ist also bereit im Ansatz falsch, tut mir Leid. Daraus kann ich dann auch keine Erklärungen ableiten.


    Wo ich dir Recht gebe ist, das die Relation des Heisenberg prinzipiell erhalten bleibt, da ich nicht simultan bei beiden Teilchen messen kann. Könnte ich es, wäre sie per du.

    Zitat von silvercloud

    Da ich aus dem einen Teilchen den Zustand des anderen ableiten kann (z.B. die Geschwindigkeit) und ich an dem anderen Teilchen den genauen Ort messen kann, kann ich dann für eins von beiden eine genaue Aussage treffen, wo es ist UND wie schnell es ist.

    Häh, habe ich nicht aufgepasst? Eins der größten Probleme an der Verschränkung ist doch eben die nicht-Lokalität der Funktion. Ich verstehe den Term so, dass quasi alles bestimmt werden kann aber eben nicht der Ort des Quants.


    Zitat von silvercloud

    Mathematisch gehst du von X/2 aus




    Richtig ist aber 2x

    Falsch^^...er geht von 1/2 aus, korrigiert wird daraus 2...das "x" ist überflüssig bzw. verleitet bei der Undefiniertheit von x dazu, auch auch andere Werte außer 1 einzusetzen. Demnach wären alle Brüche möglich bzw. im Falle von 2x nur gerade, positive Zahlen.


    Zitat von silvercloud

    ich habe 2 mal etwas, mit identischen Eigenschaften.

    Identisch ist doch auch nicht ganz korrekt oder? Denn ein Quant nimmt doch jeweils die jeweils gegenteilige Eigenschaft des vermessenen Quants ein. Betrifft nämlich den Impulserhaltungssatz. Ein Quant hätte bspw. den Spin 1/2, dann hat der andere -1/2.


    Zitat von silvercloud

    Ein denkbarer Aspekt wäre, das wenn ich das eine Quant mit Energie anreichere, dann muss das andere Energie abgeben. Wo kommt diese aber her?

    Es gibt gerade auf der Ebene der Quarks die Möglichkeit, dass quasi Energie aus dem "Nichts" geborgt wird. Das findet aber in zeitlich unglaublich kleinen Momenten statt. Der Zustand löst sich sofort wieder, weswegen dieser Vorgang auch als "virtuell" bezeichnet wird.
    Andererseits spricht deiner Idee doch nichts entgegen, da doch jeweils "negative" Zustand für das andere Quant eingenommen wird.

    Zitat

    Ich verstehe den Term so, dass quasi alles bestimmt werden kann aber eben nicht der Ort des Quants.


    Eben das geht ja auf die Unschärferelation zurück, bei einem Quant kann ich grundsätzlich nicht beides, also Zustand und Ort messen. Das ist immer so.


    Bei verschränkten Quanten habe ich jedoch 2. Aus dem Verhalten des 2. kann ich direkt auf die Messung am ersten schließen. Komplexes Thema, lach. Aber spannend.


    Zitat

    Falsch^^...er geht von 1/2 aus, korrigiert wird daraus 2...das "x" ist überflüssig bzw. verleitet bei der Undefiniertheit von x dazu, auch auch andere Werte außer 1 einzusetzen. Demnach wären alle Brüche möglich bzw. im Falle von 2x nur gerade, positive Zahlen.


    Nicht falsch, sondern fehlende Definiton, hier ist dann X Element aus der Gruppe der möglichen Quanten


    Zitat

    Identisch ist doch auch nicht ganz korrekt oder? Denn ein Quant nimmt doch jeweils die jeweils gegenteilige Eigenschaft des vermessenen Quants ein. Betrifft nämlich den Impulserhaltungssatz. Ein Quant hätte bspw. den Spin 1/2, dann hat der andere -1/2.


    Nicht ganz, denn wenn ich mich richtig erinnere, sorry das Studium ist etwas her und Physik war nur Beifach, dann haben die Quanten prinzipiell die gleichen Eigenschaften. Ich kann jedoch auch Quanten verschränken, das sie quasi das Spiegelbild des anderen sind.


    Zitat

    Es gibt gerade auf der Ebene der Quarks die Möglichkeit, dass quasi Energie aus dem "Nichts" geborgt wird. Das findet aber in zeitlich unglaublich kleinen Momenten statt. Der Zustand löst sich sofort wieder, weswegen dieser Vorgang auch als "virtuell" bezeichnet wird.
    Andererseits spricht deiner Idee doch nichts entgegen, da doch jeweils "negative" Zustand für das andere Quant eingenommen wird.


    Richtig, nur ist das natürlich eine völlig andere Ebene. Man nimmt ja sogar an, das eben jene spontane Energie"erzeugung" ursächlich sein könnte für einen Urknall. Denn auch im Vakkum entstehen Energieblitze aus dem "Nichts"

    Zitat von silvercloud

    Aus dem Verhalten des 2. kann ich direkt auf die Messung am ersten schließen.

    Aber eben nicht auf den Ort, da die vektorielle Wahrscheinlichkeitsverteilung für alle Punkte exakt gleich ist.


    Zitat von silvercloud

    Nicht falsch, sondern fehlende Definiton, hier ist dann X Element aus der Gruppe der möglichen Quanten

    Das ist mathematisch aber dennoch nicht korrekt. "Gruppe möglicher Quanten" ist keine zahlenmäßige Definition. Und bezogen auf ein einzelnes Paar verschränkter Quanten ist der Ausdruck schlicht falsch.


    Zitat von silvercloud

    Nicht ganz, denn wenn ich mich richtig erinnere, sorry das Studium ist etwas her und Physik war nur Beifach, dann haben die Quanten prinzipiell die gleichen Eigenschaften. Ich kann jedoch auch Quanten verschränken, das sie quasi das Spiegelbild des anderen sind.

    Eben. Das Spiegelbild. Beschreibt ja genau das was ich meinte. Der eine hat positiv halbzahligen Spin der verschränkte Quant den negativen komplementären Anteil. Ist auch nicht ganz relevant. Betreibe da jetzt gerade wahrscheinlich ein wenige Haarspalterei, da "Identität" einer exakten Kopie entspricht.


    Zitat von silvercloud

    Richtig, nur ist das natürlich eine völlig andere Ebene. Man nimmt ja sogar an, das eben jene spontane Energie"erzeugung" ursächlich sein könnte für einen Urknall. Denn auch im Vakkum entstehen Energieblitze aus dem "Nichts"

    So anders ist die nicht. Für Quarks und Gluonen gibt es gleiche Rechenbeispiele.
    Bezüglich der Energieerzeugung: Das ist ein interessantes Gedankenspiel, dass mich sofort zur Branentheorie schickt *Am Rande erwähn*

    Zitat von Manetuwak

    Wobei es zumindest für die arme Katze mittlerweile eine Lösung gibt: Klick !

    Das rettet die Katze nicht. Hier eine Kurzgeschichte. ;)


    Zitat von Knurzhart

    Nur ist wieder mal die Forschung nicht weit genug, um wirklich eindeutige Aussagen treffen zu können. Wieso kann ich nicht 100 Jahre später geboren worden sein!

    Da gebe ich Dir recht. Dann wäre die Quantenmechanik vielleicht bereits so weit, dass der Quantencomputer möglich / funktionstüchtig wäre. Und dann wäre die Verschränkung keine Theorie mehr.

    @ silvercloud,




    Zitat

    Das du dich bewusst für den geteilten Ball entschieden hast, glaube ich dir. Aber wenn du dir ein Modell entwickelst, mit dem du dir etwas herleiten möchtest, sollte es auch stimmen. Und bei der Quantenverschränkung haben zwar die Quanten den gleichen Ursprung, z.B. eine Lichtquelle, jedoch sind es von vornherein 2 und nicht 1, das geteilt wird.








    Stimmt, ein zweifarbiger Ball wäre falsch. Aber ich habe mir dieses Beispiel spontan ausgedacht und innerhalb von, sagen wir mal 3 Sekunden, kann es durchaus passieren, dass ich bestimmte, unter Umständen auch wichtige, Eigenschaften nicht richtig beleuchtet habe. Es ist sowieso nur ein Modell, dass die Realität nie zu 100% abdecken kann. Besser wäre grau und die zwei resultierenden Bälle (und nicht Hälften, noch ein Fehler, auaua) sind xgrün- und ygrünfarbig.... mit einem diffusen fluoreszierenden Schimmer. Wird aber bisschen abstrakt oder? Da ist das andere mit dem zweifarbigen Ball wesentlich intuitiver.


    Der Spin der verschränkten Teilchen bezieht sich auch meist nur auf Atome. Photonen, die verschränkt sind, weisen zumeist eine korrelierende Polarisation auf. Außerdem erzeugt man verschränkte Photonen, zumindest ist das eine mögliche Art und Weise, so, wie ich in dem Eingangspost bereits salopp formuliert habe. Das heisst: aus 1 mach 2, oder 2 mal 1/2 oder is doch komplett wayne?!


    http://www.didaktik.physik.uni…kung/Erzeugung/index.html


    Egal....Hast du denn für deine Aussage, dass die Eigenschaften erst nach dem Erzeugen, auf eines der Quanten "aufgedruckt" wird und diese denn auf das andere Quant übertragen werden, Quellen? Ich würde mir die gerne genauer anschauen.




    //edit


    habe bereits selbst eine Quelle ( auch wieder nur irgendeine Zusammenfassung, aber eine Schöne!) gefunden, die die Thematik schön beleuchtet und auf mein Problem eingeht. Irgendwo im letzten Absatz...


    http://www.mpg.de/5886331/vers…ater_quantenkommunikation

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    Ein paar Zusatzinformationen, von denen ich glaube, dass sie dazu geführt haben, warum man es in Erwägung gezogen hat, dass die Richtung des Spins erst bei der Messung festgelegt wird:


    1. Man spricht ja bei dem Aufenthalt von Quantenobjekten immer nur von einer Wahrscheinlichkeit. Der Aufenthalt des Quantenobjekts wird erst mit dem Kollaps der Wellenfunktion durch eine Messung herbeigeführt.


    Siehe Doppelspalt-Experiment.


    Deswegen geht man wahrscheinlich auch von unbestimmten Eigenschaften der verschränkten Quantenobjekte aus.



    2. Stern-Gerlach-Versuch


    In diesem Versuch wurde beobachtet, dass Quantenobjekte nur zwei definierte Spinnwerte annehmen können, obwohl nach unserer Vorstellung eine "Linie" auf dem Projektionsfeld herauskommen müsste.


    Bloß zwei mögliche Zustände, obwohl die Quantenobjekte nicht wissen können, wie das magnetische Feld aufgebaut ist bzw. ausgerichtet ist.


    Aus diesem Versuch schloss man, dass theoretisch nur die Möglichkeit existiert, dass eine Art "Überlagerungszustand" vorliegt. Die beiden möglichen Zustände liegen in Superposition vor, solange, bis sie auf ein ausreichend starkes Magnetfeld stoßen. Das magnetische Feld "zwingt" sie quasi in einen der beiden möglichen Zustände zu springen.





    Wenn man diese Ergebnisse nimmt und sie auf zwei verschränkte Photonen anwendet, dann KANN man vermuten, dass eine Superposition vorliegt, diesmal von zwei Quantenobjekten anstatt nur von einem, und, dass die Superposition im Moment der Messung "zerfällt" in einen der möglichen diskreten Zustände.


    So gesehen wäre es sehr überraschend, wenn tatsächlich "verborgene Variablen" vorliegen würden, die die Eigenschaften von vorherein bestimmen. Das würde zumindest in der Quantenwelt sehr eigenartig sein.

    Was ich aber als problematisch erachte, dass die Teilchen immer in irgendeinem Bezug zueinander stehen. Ja natürlich, es klingt auch für mich selbst wie eine schlechte Ausrede, aber dadurch besteht einfach die Möglichkeit, dass sie irgendwelche Eigenschaften erhalten, die in der Endkonsequenz als Verschränkung interpretiert werden können.

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