Verschränkung


Hier können wir Fragen zur Quantenmechanik diskutieren. Auch die Atomphysik gehört hier hinein.

Photon

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Beitrag Fr 29. Aug 2014, 07:05

Verschränkung

Hallo,

ich bin neu hier, aber nicht mysteriös. Eher soll mein Nickname darauf hinweisen, dass mir vieles schleierhaft ist. Dies ein wenig zu erhellen, dazu bin ich hier.
Möglicherweise kann ich ja auch mal einen positiven Beitrag leisten? Wir werden sehen.


Auf folgenden Link wurde ich aufmerksam gemacht:
http://www.spiegel.de/wissenschaft/tech ... 88400.html
Leider verstehe ich ihn nicht. Es sieht für mich so aus, als wären ein Teil verschränkter Photonen auf ein Objekt gelenkt worden, die verschränkten „Partner“ woanders hin.
Was habe ich da nicht verstanden? Kann ja nicht sein, dass die Photonen erst am Objekt erfahren was das für ein Objekt ist und ihren „Partnern“ dies dann mitteilen. Die Information würde ja überlichtschnell übertragen!
Ich dachte bei der Bildung der Verschränkung muss die Information (oder sollte ich sagen Zustand) schon vergeben sein.

Myon

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Beitrag Sa 30. Aug 2014, 17:35

Re: Verschränkung

Hallo Arcane,

du schreibst, „Kann ja nicht sein, dass….“.

Ich denke, dass es aber genau so ist.

Meines Wissens ist es so, dass nach Bildung der Verschränkung beide Photonen keinen definierten Zustand haben (also in Superposition sind).

Erst wenn eines der beiden Photonen durch eine Wechselwirkung in einen sagen wir mal Zustand A versetzt wird, dann wird das zugehörige verschränkte Photon sofort den Zustand B aufweisen.

Der Informationsaustausch zwischen den verschränkten Photonen findet SOFORT statt, also durchaus mit Überlichtgeschwindigkeit.

Photon

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Beitrag So 31. Aug 2014, 18:45

Re: Verschränkung

Hallo mahodo,

leider kann man es sich nicht so einfach machen. Überlichtgeschwindigkeit würde unser Weltbild verändern ^^

Ich habe mir eben den Artikel im nature angesehen
http://www.nature.com/nature/journal/v5 ... 13586.html

Es werden nicht verschränkte Photonen erzeugt und ein Teil auf ein Bild gelenkt, so dass das andere Teil dieses Bild wiedergibt. Der Versuchsaufbau ist etwas komplexer, aber es werden Photonen auf ein Bild gelenkt später verschränkt und danach ein Teil beobachtet. Da ist nichts mit Überlicht bei!
Der Erfolg liegt einzig darin, dass quasi Wellenlängen verändert werden können. Somit könnte man Infrarotstrahlen empfangen und auf Wellenlängen des sichtbaren Lichts "übertragen". Das ermöglicht ganz einfach mit anderen Sensoren zu detektieren. Also möglicherweise beliebig die Wellenlängen erzeugen die am genauesten oder billigsten aufzunehmen sind.
Wenn das wirklich passt ... das Patent ist Gold wert.

Also hätte demnach Spiegel online den Artikel nicht ganz richtig wieder gegeben.

Proton

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Registriert: Sa 12. Jun 2010, 20:08

Beitrag Mo 1. Sep 2014, 09:25

Re: Verschränkung

Arcane hat geschrieben:leider kann man es sich nicht so einfach machen. Überlichtgeschwindigkeit würde unser Weltbild verändern ^^

Das ist richtig, es breitet sich keine Information als physikalische Wirkung von A nach B aus. Stattdessen entsteht die jeweilige Quanteneigenschaft bei einer Messung an beiden Orten instantan. Deshalb lassen sich nicht gezielt Informationen übertragen.

Myon

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Beitrag Mo 1. Sep 2014, 10:17

Re: Verschränkung

Ich denke schon, dass Informationen mit Überlichtgeschwindigkeit transportiert werden können.

Angenommen Mitten zwischen Erde und Mond befände sich ein Satellit, der verschränkte Photonen ausstrahlt. Die einen Photonen werden in Richtung Erde geschickt, die anderen in Richtung Mond.

Auf der Erde wird der Photonenstrahl eine Sekunde lang in Zustand A polarisiert und dann zwei Sekunden lang in Zustand B.

Ein Detektor auf dem Mond würde dann zeitgleich diese „Morsedaten“ empfangen können. Die Information würde doch dann mit Überlichtgeschwindigkeit auf dem Mond ankommen.

Oder sehe ich das falsch?

Photon

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Beitrag Mo 1. Sep 2014, 11:48

Re: Verschränkung

Hallo mahado,

ja leider siehst Du das falsch.

Die Photonen würden zwischen Mond und Erde verschränkt. Sagen wir mal, eins dreht dann rechts rum, das andere links rum.
Die werden zum Mond bzw. zur Erde gesandt.
Wir kennen dann nur den Gesamtzustand der beiden verschränkten Photonen, das ist je 50% links bzw. rechtsdrehend aber auch wenn eines linksdreht dann dreht das andere rechts (weil verschränkt).
Auf der Erde angekommen, messen wir jetzt eines der verschränkten Photonen. Jetzt geschieht folgendes
1. Die Verschränkung wird durch unseren Eingriff gelöst (weil verschränkt bleiben die Photonen nur so lange bis kein zu großer Einfluss ausgeübt wird - bezieht sich auf weitere Quanteneigenschaften)
2. Das gemessene Photon war vorher mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% linksdrehend, jetzt wissen wir es ist linksdrehend, also sein verschränkter Partner auf dem Mond ist rechtsdrehend. Das weiß aber auf dem Mond noch keiner! Wir könnten es denen sagen (das geht nur konventionell mit LG). Die könnten auch messen ...
3. Das Photon auf dem Mond ist rechtsdrehend. Aber nicht glauben, dass Photon auf dem Mond angekommen wird rechtsdrehend weil sein Partner als linksdrehend gemessen wurde. Vielmehr war das Photon auf dem Mond vorher zu 50% linksdrehend und zu 50% rechtsdrehend, jetzt aber wissen wir es.

Bitte, mein Verständniss von Verschränkung ist ziemlich populistisch, möglicherweise habe ich es falsch erklärt. Aber ganz sicher haben die beiden verschränkten Photonen keine Information ausgetauscht, das tun sie nämlich nicht.

Also Du kannst sicher keine zweite Messung mehr durchführen, denn die Verschränkung ist weg. Du kannst auch nicht das Ergebnis der Messung beeinflussen. Also ich kann mir nicht wünchen, das es linksdrehend ist, damit die auf dem Mond rechtsdrehend messen. Das Photon auf dem Mond sieht auch nicht anders aus, oder verhält sich anders weil ich es auf der Erde gemessen habe. Aber dieser eine Zustand (Quanteneigenschaft) ist jetzt bekannt, die Messung eindeutig vorhersagbar.

Myon

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Beitrag Mo 1. Sep 2014, 13:36

Re: Verschränkung

Hallo Arcane,

vielen Dank für deine interessante Antwort.

Ich hatte gedacht, dass die Photonen direkt nach der Verschränkung zunächst einmal in Superpostion sind bezüglich ihres Spins, also keinen definierten Spin haben.

Ich muss mir das ganze nochmal durch den Kopf gehen lassen.

Anti-Neutron

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Beitrag Mo 1. Sep 2014, 15:03

Hallo zusammen,

Arcane hat geschrieben:Also Du kannst sicher keine zweite Messung mehr durchführen, denn die Verschränkung ist weg. Du kannst auch nicht das Ergebnis der Messung beeinflussen.

man könnte schon eine zweite Messung durchführen, die würde aber keine neuen Informationen bringen :) . Ansonsten alles genau richtig.
Freundliche Grüße, B.

Proton

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Beitrag Mo 1. Sep 2014, 15:33

Re: Verschränkung

mahado hat geschrieben:Ich hatte gedacht, dass die Photonen direkt nach der Verschränkung zunächst einmal in Superpostion sind bezüglich ihres Spins, also keinen definierten Spin haben.

Du hast ja richtig gedacht. Die Quanteneigenschaften, nennen wir sie mal links und rechts manifestieren sich erst bei der Messung.
Nehmen wir an, Du wolltest 01101 übermitteln, 0 sei mit 'links', 1 mit 'rechts' kodiert. Vielleicht hast Du Glück und mißt 'links' bei der ersten Messung. Falls nicht, mußt Du den Empfänger anfunken, er solle das erste Ergebnis verwerfen. Erst recht kannst Du nicht die gesamte Zahlenfolge mit 5 Messungen übermitteln. D.h. die Information kommt nicht an, oder anders, für den Empfänger wird die Information durch "Müll" unkenntlich. Den auszusortieren geht aber nur konventionell.

Myon

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Beitrag Di 2. Sep 2014, 09:01

Re: Verschränkung

Noch ein Vorschlag:

Wir haben festgestellt, dass ein verschränktes Photon folgenden Zustand haben kann:

1. Es ist in Superposition
2. Es ist rechts (oder links)

GIBT ES IRGENDEINE VERSUCHSANORDNUNG, in welcher festgestellt werden kann, OB sich Photonen in einem Photonenstrahl noch in Superposition befinden und durch den Versuch NICHT gezwungen werden den Zustand rechts oder links anzunehmen :?:

Wenn es solch eine Versuchsanordnung gibt, dann wäre es möglich, mit Überlichtgeschwindigkeit Informationen durch verschränkte Photonen weiterzuleiten. Andernfalls wohl nicht.

Ich habe irgendwo im Hinterkopf, dass es ein Experiment gibt, dass den Nachweis erbringt, dass verschränkte Photonen weder rechts noch links (also in Superposition) sein können. Diesen Detektor auf dem Mond platzieren und auf der Erde die eine Hälfte der Photonenstrahlen intervallweise messen. Durch die Messung erzwingt man einen Zustand (rechts oder links) , was auf dem Mond ZEITLGEICH empfangen werden kann.

Photon

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Beitrag Di 2. Sep 2014, 18:41

Re: Verschränkung

das war alles viel zu schlecht beschrieben. Ich versuche es später noch einmal.

Photon

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Registriert: Do 28. Aug 2014, 13:45

Beitrag Mi 3. Sep 2014, 07:17

Re: Verschränkung

Hallo mahado,

es wird sehr schwer diese Frage zu beantworten.

Einstein hat durch reines Denken eine Theorie (ART) entwickelt und diese mittels Formeln beschrieben. Die Formeln passten zu den bekannten von uns beobachteten Vorgängen, und beschrieben viel präziser die Bewegung der Planeten als die bisherigen Formeln das taten. Also hat diese Theorie einen Vorteil gegenüber den bestehenden und wird damit zunächst einmal ernst genommen. Eine solche Theorie muss sich aber beweisen. Vorhersagen, die durch Versuche geprüft werden können, müssen sich als richtig erweisen. Wird eine Vorhersage nicht bestätigt, spricht man von einem Paradoxon. Dies kann eine Theorie zu Fall bringen oder erfordert eine Anpassung.

Im Fall der Quantentheorie ist es ähnlich. Zunächst hat man Effekte beobachtet und einfache Schlüsse daraus gezogen. Diese Schlüsse werden in mathematische Formeln übersetzt und wir Menschen sind versucht sie auch verbal zu beschreiben. Letzteres ist häufig unpräzise oder gar verwirrend.

Beiepiele:
Ein Elektron hat ein Magnetfeld, so wie ein sich drehendes Objekt. Also hat es eine Eigenschaft die ich Spin nenne. (Ich hätte gesagt wie ein kleiner rot grüner Stabmagnet und heute würde sich alle Welt die Elektronen wie winzige kleine rot grüne Stabmagneten vorstellen).
Ein Elektron verhält sich wie ein Partikel. Also stelle ich mir eine sich drehende kleine rote Kugel vor.
Ein Elektron verhält sich wie eine Welle. Also stelle ich mir vor, dass es Elektronen gibt die wie kleine rote sich drehende Kugeln aussehen und andere die wie eine Sinus Welle aussehen und dahin wellen.
Der einzige Fakt aber ist: Wir kennen nur Eigenschaften und haben diese mittels Formeln beschrieben.
Im Fall der Quantentheorie kommt noch dazu, dass die Vorhersagen meist nicht bestimmt (deterministisch) sind, sondern wahrscheinlichkeitsbehaftet. Der Spin des Elektrons ist mit 50 % Wahrscheinlichkeit „aufwärts“ (oben ist immer da wo das Licht ist, oder war es da wo die Decke ist?). Es ist eine weitere Eigenschaft. Die Begrifflichkeit kommt vermutlich aus einem Versuchsaufbau. Ein anderer Versuchsaufbau hätte zu „links“ und „rechts“ geführt.
Wir müssen uns gerade in der Quantenphysik von Begriffen trennen. Sie führen uns in die Irre. Alleine die formale Beschreibung (Syntax) ist gültig. Das ist das was beobachtet wurde. Die Formeln „machen“ Vorhersagen, schwer zu verstehende wie die Superposition.

Jetzt der Versuch Verschränkung zu erklären, so wie ich es verstanden habe (?)
Wir können Teilchen (ich nehme einfach mal das Wort) miteinander verschränken, indem wir einen Einfluss einbringen der deutlich größer als alle anderen wirkenden Einflüsse ist, so dass wir nach der Verschränkung quantitative Aussagen über die Gesamtsituation erbringen können. Die wird ja maßgeblich von unserem Einfluss bestimmt. Logisch ist dann natürlich auch, dass folgende äußere Einflüsse nur sehr gering sein dürfen, weil sie sonst ja unseren bekannten Einfluss überlagern und uns damit die Gesamtsituation der verschränkten Teilchen nicht mehr bekannt ist!
Unsere Formeln sagen uns nun aber, das wir zwar das Gesamtsystem kennen, aber sich trotzdem jedes einzelne Teilchen in Superposition befindet. Nichts was wir verstehen, aber wenn wir die Formeln anders schreiben führen sie irgendwo zu Paradoxien.

Wenn wir uns von der Vorstellung winzig kleiner roter rotierender Kügelchen trennen und das absolut fremdartige akzeptieren, fällt es vielleicht auch leichter zu akzeptieren, das da irgendetwas ist, das jede Eigenschaft hat, aber sich erst durch die Wechselwirkung entscheidet welche davon auftritt. Vielleicht wie ein Würfel. Er hat die Eigenschaft nach einem Wurf eine der Zahlen 1 bis 6 oben liegen zu haben. Er „entscheidet“ sich aber erst durch den Wurf auch eine dieser Zahlen oben zu zeigen. Bitte, es mag sein, dass mein Erklärungsversuch der Verschränkung schon extrem schlecht oder völlig falsch ist, aber das mit dem Würfel wird keiner kritischen Prüfung standhalten.

Außerdem bin ich in diesem Forum um von denen die wirklich Ahnung haben, verständliche und doch präzisere Erklärungen zu erhalten. Also bitte, an die Mitglieder, ich habe keine Ahnung, plappere eingentlich nur nach (haben die Fachleute wahrscheinlich selbst schon gemerkt). Aber ich interessiere mich dafür. Weniger an den Formeln (die Mathematik der ART überfordert meine Kenntnisse bei weitem), mehr an dem Verständnis.
Was die Welt im Innersten zusammenhält.


Ach so, ganz vergessen. mahado, so viel ich weiß gibt es keinen Versuch der den Zustand ermittelt ohne zu großen Einfluss auszuüben und damit die Verschränkung aufhebt. Nach unserem Verständnis der Welt (oder Physik), wie wir sie heute haben, kann es ihn auch gar nicht geben. Weil er würde das LG Prinzip verletzen (sagst Du ja selbst).

Photon

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Beitrag Mo 8. Sep 2014, 06:09

Re: Verschränkung

Hallo,

ich habe noch eine Frage.

Was kommt bei "a" raus wenn man verschränkte Teilchen durch zwei verschiedene Doppelspalte ("a" und "b") schickt, wobei man bei "b" direkt nach dem Durchgang misst ob dort ein Teilchen ist.
"b" hat kein Interfernzmuster, aber wie sieht "a" aus? Oder macht so ein Versuch gar keinen Sinn?

Photon

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Beitrag Mi 7. Jan 2015, 14:20

Re: Verschränkung

Die Frage meines letzten Beitrages wollte ich noch eimal wiederholen (siehe den Beitrag hierdrüber). Gibt es darauf keine Antwort, ist sie unverständlich gestellt oder einfach nur blöde?

Anti-Neutron

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Beitrag Do 8. Jan 2015, 19:17

Arcane hat geschrieben:Gibt es darauf keine Antwort, ist sie unverständlich gestellt oder einfach nur blöde?

Hallo Arcane,

es gibt unterschiedliche Arten der Verschränkung, schon weil es unterschiedliche Messwerte gibt. Die vielzitierten Systeme mit Spin sind relativ einfach zu beschreiben, weil es da normalerweise pro Teilchen nur zwei Möglichkeiten gibt (up und down). Bei zwei Doppelspalten sehe ich dagegen erst mal weniger Möglichkeiten der Verschränkung. Zwei unterscheidbare Teilchen (z.B. Proton + Elektron) sind ohne Spin beispielsweise völlig unabhängig voneinander. Der Kollaps der nichtrelativistischen Protonenwellenfunktion hat beispielsweise bei Vernachlässigung der elektrischen Felder keinen Einfluss auf das Verhalten des Elektrons. Bei ununterscheidbaren Teilchen, wie Elektron + Elektron macht eine Ortsmessung an einem Teilchen, das Austauschen der beiden Teilchen unmöglich.
MfG
Freundliche Grüße, B.

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