Frage von Schlumpfbaby, 26

Tritt das Phänomen der Quantenverschränkung eigentlich nur bei zuvor gespaltenen Photonen auf?

Egal wieviele Dokus ich gucke und wieviel ich suche in wissenschaftlichen Artikeln, entweder versteh ich es nicht, oder ich finde dazu keine Information. Also die Frage nochmal ausführlich, würde mich extrem weiterbringen, wenn jemand eine Antwort für mich hätte:

Tritt das Phänomen der Quantenverschränkung nur auf, wenn ein Photon gespalten wurde, so dass zwei neue Photonen entstehen, die miteinander verschränkt sind, oder kann dieses Phänomen völlig willkürlich bei allen Teilchen/Wellen/was auch immer auftreten?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von NoTrolling, 25

Wikipedia sagt:

Verschränkte Photonen können durch die parametrische Fluoreszenz (parametric down-conversion) in nichtlinear optischen
Kristallen erzeugt werden. Dabei wird aus einem Photon mit hoher
Energie im Kristall ein verschränktes Paar von Photonen mit niedrigerer
Energie (der Hälfte der Energie des Ursprungsphotons) erzeugt. Die
Richtungen, in die diese beiden Photonen abgestrahlt werden, sind
miteinander und mit der Richtung des eingestrahlten Photons korreliert,
sodass man derartig erzeugte verschränkte Photonen gut für Experimente
(und andere Anwendungen) nutzen kann.

Bestimmte Atomsorten kann man mit Hilfe eines Lasers derart anregen,
dass sie bei ihrer Rückkehr in den nichtangeregten Grundzustand
ebenfalls ein Paar verschränkter Photonen abstrahlen. Diese werden
jedoch mit gleicher Wahrscheinlichkeit in jede beliebige Raumrichtung
abgestrahlt, sodass sie nicht sehr effizient genutzt werden können.

Bei Photonen bezieht sich die Verschränkung meist auf die Polarisation
der Photonen. Misst man die Polarisation des einen Photons, ist dadurch
die Polarisation des anderen Photons festgelegt (z. B. um 90° gedreht).

Bei Atomen bezieht sich die Verschränkung auf deren Spin. Regt man ein zweiatomiges Molekül mit einem Spin von null mit einem Laser derart hoch an, dass es zerfällt (dissoziiert),
sind die beiden freiwerdenden Atome bezüglich ihres Spins verschränkt.
Bei einer entsprechenden Messung wird eines von ihnen den Spin +1/2
zeigen, das andere −1/2. Es ist aber nicht vorhersagbar, welches der
beiden Atome den positiven und welches den negativen haben wird. Misst
man aber den Spin eines der beiden Atome, wird dadurch der Spin des
anderen festgelegt.

Kommentar von Schlumpfbaby ,

Interessant, hatte eigentlich schon bei Wikipedia gesucht, aber diesen Artikel irgendwie nicht gefunden, der hätte es mir erklärt.
Auch hier nochmal die Frage, tritt dieses Phänomen auch "natürlich" auf, also ohne Zutun des Menschen?

Kommentar von NoTrolling ,

Da ich leider noch kein Student bin, kann ich dir dazu nichts sagen, aber nach ich meine, dass es vorkommen kann, aber nicht häufig auftritt.

Antwort
von grtgrt, 7

Nein, denn ganz grundsätzlich gilt:

Quanten, die durch ein und dasselbe Quantenereignis entstehen, sind miteinander verschränkt. 

Grund hierfür sind die Erhaltungssätze für Energie, Drehimpuls (Spin), etc.

Bitte lies http://greiterweb.de/spw/Zu-Physik.htm#QV .

Antwort
von PhotonX, 25

Es tritt nur bei zwei Teilchen auf, die speziell präpariert wurden, sodass man weiß, dass ihr Spin entgegengesetzt (oder umgekehrt gleichgerichtet) ist. Ein Photon lässt sich übrigens nicht in zwei Photonen spalten. ;)

Kommentar von Schlumpfbaby ,

Vielen Dank für die Erklärung. Ich hatte es in einer Doku so verstanden, dass es das ist, was in Cern gemacht wird, Teilchen werden gespalten und untersucht.
Wieder ein Beweis für die Missverständlichkeit der Sprache. Dein Hinweis auf die Sache mit dem Spin erklärt mir aber genau das, was ich wissen wollte, großartig! :-)

Bedeutet das eigentlich auch, dass dieses Phänomen "menschengemacht" ist, also nicht natürlich auftritt, oder gibt es die Quantenverschränkung auch ohne menschliches Zutun?

Kommentar von PhotonX ,

Ja, grundsätzlich können Teilchen aufgespalten werden, aber nicht jedes Teilchen kann in jedes andere übergehen. Ein Gluon kann zum Beispiel in zwei Gluonen zerfallen, aber ein Photon nicht in zwei Photonen. Wobei sich das natürlich nur auf elementare Quantenprozesse bezieht. Indirekt ist es natürlich sehr wohl möglich (einfachstes Beispiel: Ein Photon wird von einem Schalenelektron eines Atoms absorbiert, das dann mehrere Photonen niedrigerer Energie abstrahlt, so funktioniert Fluoreszenz).

Zu natürlich verschränkten Systemen: https://de.wikipedia.org/wiki/Quantenverschr%C3%A4nkung#Nat.C3.BCrlich-verschr.C...

Antwort
von Reggid, 15

das passiert ganz von selbst, z.B. bei teilchenzerfällen.

Kommentar von Schlumpfbaby ,

Könntest du mir das bitte etwas erklären, was sind Teilchenzerfälle? Meinst du radioaktive Teilchen?

Kommentar von Reggid ,

wenn z.B. pionen wie sie in der oberen erdatmosphäre enstehen in zwei photonen zerfallen, dann sind diese beiden photonen in ihrer polarisierung verschränkt. das ist einfach eine konsequenz der drehimpulserhaltung.

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