Frage von qgsdlcfwkdgsd, 50

Teilchenverschränkung?

Vielleicht merken einige Leute hier, dass ich gerade etwas viel Zeit habe ^^, aber jetzt mal eine wissenschaftliche Frage. Hat man eigentlich schon rausgefunden, was eigentlich die Teilchenverschränkung auslöst? Also warum das einte Teilchen sofort auf das andere reagiert? Bis jetzt habe ich nur gelesen, dass es so ist. Und mit welcher Geschwindigkeit reagiert Teilchen 2 auf Teilchen 1? Und wie wird diese "Information" überhaupt übertragen?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Astroknoedel2, 29

Hallo qgsdlcfwkdgsd,

der Grund....der Grund...schwierig zu erklären, wo fange ich an ?

Also du kennst doch aus dem Physikunterricht die Geschwindigkeitsmessung, oder ? Ganz einfach, du misst die Geschwindigkeit eines vorbeifahrenden Autos. Du kannst auch die Größe des Autos bestimmen. Du kannst auch seine Masse bestimmen. Alle Größen, die du messen kannst (Größe, Masse, Geschwindigkeit, Ort) nennt man Observable.   Alle gegebenen Observablen zusammen sind ein Zustand.  Damit wären die Begrifflichkeiten schonmal geklärt.

Jetzt wirds komplizierter. In der Physik kannst du ja alle Observablen und damit alle Zustände des Autos messen. Also du kannst klipp und klar sagen, wie groß es ist und wie schwer es ist: Alle Observablen sind bestimmbar und dem Auto ist immer ein Zustand zuzuordnen.

In der Quantenphysik ist das aber anders. Es gibt dort andere/komische physikalische Gesetzmäßigkeiten, andere als die, die man aus der normalen Physik kennt. Dort sind zum Beispiel nicht alle Observablen eines Objektes genau bestimmbar.  Dort könntest du zum Beispiel die Masse des Autos messen, aber nicht gleichzeitig seine Geschwindigkeit. Es ist sogar so, dass je genauer du die Geschwindigkeit des Autos wüsstest, desto ungenauer wäre der Wert für den Ort oder für die Energie. Klingt komisch, ist aber so. Es kommt noch komischer.

Es wäre dort sogar möglich, dass sich das Auto in einer Überlagerung aus mehreren Zuständen befindet. Das heißt, dass mehrere Zustände gleichzeitig vorliegen. Also wäre das Auto in der Parklücke, aber gleichzeitig auch nicht, es wäre in der Werkstatt, gleichzeitig aber auch nicht, usw.

Diese Überlagerung kannst du aber nicht wirklich messen, immer wenn du den Zustand dann nachmisst, entscheidet sich das Auto, ob es in der Parklücke ist, oder nicht.

Das heißt, es liegt ein Überlagerungszustand vor: Das Auto ist in der Parklücke und nicht. Jetzt gehst du hin und guckst dir das genau an, abrupt geht dieser Überlagerungszustand in einen einzigen über und das Auto ist in der Parklücke, ODER nicht. In dem Moment wo du nachguckst, legt es sich auf einen der beiden Zustände fest.

Jetzt kommen wir zur Quantenverschränkung (wir bleiben bei der Metapher mit dem Auto):

Stelle dir nun vor, du hast zwei Autos. Das eine in Hamburg, das andere in München. Beide sind in einem Überlagerungszustand und beide fahren nun quer durchs Land aufeinander zu, sodass sie sich in Thüringen treffen. Jetzt geschieht etwas, dessen Erklärung zu lange dauern würde, du musst mir das einfach glauben: Wenn sich die beiden Autos mit Überlagerungszustand treffen, dann sind sie miteinander verschränkt. Das liegt daran, dass sie jetzt ein System sind. Das soll bedeuten, du hast nun nicht mehr zwei getrennte Autos, sondern ein System, welches aus zwei Autos besteht.  Beide Autos fahren wieder zurück an die Ursprungsorte München und Hamburg. Die beiden bilden immernoch ein Gesamtsystem, aber beide sind für sich selbst in einem Überlagerungsustand. Wenn du jetzt selbst (vollkommen unabhängig) nach München fährst, und (wie oben) nachguckst, ob das Auto in der Parklücke steht oder nicht, dann wird sich das Auto in München entscheiden, ob es in der Parklücke steht, oder nicht, es wird sich für einen Zustand entscheiden. Aber da die beiden Autos ja ein System sind, wird sich das Auto in Hamburg EBENFALLS ENTSCHEIDEN !  das heißt, dadurch dass du in München nachgeguck hast, hast du gleichzeitig das Auto in Hamburg beeinflusst.

So funktioniert im groben die Quantenverschränkung. Sie ist ohne Zeitverzögerung.Wie diese Information übertragen wird, da lohnt es sich gar nicht, die Frage zu stellen. Physiker sprechen davon, dass es sich dabei um keine klassische Informationsübertragung handelt, da die Teilchen (Autos) ja ein System bilden.

An alle Physiker, die das lesen: Ja, die Erklärung war sehr schwammig und nicht besonders gut, aber es sollte nur ein grober, einfacher Überblick werden.

Kommentar von grtgrt ,

Kleine Korrektur:

Im Überlagerungszustand zu sein bedeutet NICHT, dass sich das Quant in mehreren Zuständen gleichzeitig befindet.

Gemeint ist: Es befindet sich mit dieser oder jener Wahrscheinlichkeit in diesem oder jenem Zustand, und die Summe der diesen Zuständen zugeordneten Wahrscheinlichkeiten ist 1.

Kommentar von Astroknoedel2 ,

grtgrt, darüber lässt sich streiten, wie lange man lustig ist. Es gibt eine mathematische Formulierung, an die halte ich mich. Die physikalische Interpretation dieses Formalismus war Diskussionsstoff für mehrere Jahrzehnte. Ich denke nicht, dass sich das in einem Internetforum klären lässt.

Jedoch möchte ich nur sagen, dass eine Superposition von Zuständen wieder ein Zustand (im Hilbertraum)  ist.  Das ist vor allem wichtig, wenn es um Materiewellen geht, die solche Überlagerungen darstellen, aber selbst wieder ein Zustand sind.  Eine Schlussfolgerung daraus (und nicht nur daraus) wäre, dass die Superposition tatsächlich physikalische Bedeutung hat.

Antwort
von grtgrt, 19

Dass es miteinander verschränkte Quanten gibt, erklärt sich wie folgt:

  • Jedes Quant ist seiner wahren Natur nach kein nur lokal existierendes Objekt, sondern stattdessen ein Paket von Wellen (Feldanregungen), deren jede sich als Kugelwelle mit Lichtgeschwindigkeit um die Stelle ihres Entstehens herum ins gesamte Universum hinein ausbreitet.
  • Exakt die Form einer Kugeloberfläche haben solche Wellen nur, solange sie auf keinerlei Hindernis trafen, an dem sie gebeugt oder gespiegelt wurden.
  • Letztlich also ist jedes Quant gut vergleichbar mit der zerknautschten Oberfläche eines erst teilweise aufgeblasenen Wasserballs, dessen Durchmesser sich mit Lichtgeschwindigkeit vergrößert.

Wo eine Messapparatur (z.B. ein Polarisationsfilter) uns glauben lässt, das Quant beobachtet zu haben, hat ein Quantenereignis ein oder mehrere der Wellen aus denen das Quant (als Wellenpaket) besteht, in einen neuen Zustand versetzt (z.B. polarisiert) oder zerstört. De facto bedeutet das, dass die Form der "zerknautschten Oberfläche des Wasserballs" (um bei diesem Vergleich zu bleiben) sich schlagartig überall dort modifiziert hat, wo sie sich zur Zeit des Ereignisses gerade befand - im gesamten Universum also, d.h. in der Raumzeit.

Im Effekt sind die Modifikationen, die die "Oberfläche des Wasserballs" an verschiedenen Orten ihrer Existenz durch das Eintreten ein oder mehrerer Quantenereignisse - durch Interaktion mit anderen Quanten also - erfährt miteinander korreliert, womit dann auch die Ergebnisse von Messungen, die an zwei unterschiedlichen Orten durchgeführt werden (und deren Ergebnis wir als den Zustand zweier miteinander verschränkter Quanten interpretieren) miteinander korreliert sind.

Unter Quantenverschränkung versteht man eben diese Korrelation.

Antwort
von indiachinacook, 30

Google nach dem EPR-Paradox und stell Dich auf einen langen Abend ein.

Kommentar von qgsdlcfwkdgsd ,

Ne Heute ist Fussball angesagt ;P.. aber Dankee!!

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