Sonntag, 29. März 2015

Fernbeziehung - Zwei Teilchen können dadurch über beliebige Distanzen wie durch Zauberhand verbunden sein

Quantenphysik/Forschung
Verschränkung ist ein bekanntes Phänomen der Quantenphysik: Zwei Teilchen können dadurch über beliebige Distanzen wie durch Zauberhand verbunden bleiben. Für praktische Anwendungen muss man allerdings wissen, ob zwei Teilchen in diesem Zustand sind - wie das funktionieren kann, haben nun Forscher herausgefunden.

Dr. Julian Hofmann und dem aus Österreich stammenden Physiker Prof. Dr. Harald Weinfurter vom Institut für Quantenoptik der Universität München ist es gelungen, zwei 20 Meter voneinander entfernte Atome zu verschränken und einen Weg zu finden, wie die "Fernbeziehung" auch bekanntgeben wird.

Das Würfel Beispiel
Verschränkung, Entfernung und Zeit speilen KEINE Rolle!
Die Verschränkung ist ein Phänomen, das der österreichische Physiker Erwin Schrödinger als charakteristische Eigenschaft der Quantenmechanik schlechthin bezeichnet hat: Zwei verschränkte Teilchen, etwa zwei Photonen, bleiben über beliebige Distanzen (diese kann auch unendlich weit sein) miteinander verbunden. Sind sie dann so sagt man verschränkt, und haben dadurch perfekt definierte gemeinsame Eigenschaften, verlieren dabei allerdings auch nicht ihre Einzeleigenschaften.

Hintergrund: Könnte man z.B. zwei Spielwürfel oder zwei Münzen verschränken, wüsste man bis zur Messung nicht, welche Augenzahl- oder bei Münzen ob sie Kopf oder Zahl zeigen. Doch nach der Messung bzw. nach dem Beobachtungsvorgang würde aber mit Sicherheit bei beiden die gleiche - zufällige - Seite nach oben zeigen. Sind zwei Teilchen nicht miteinander verschränkt, hat jedes Teilchen seine eigene, wohldefinierte Eigenschaft. Im Fall der Würfel würde bei jedem davon eine zufällige Seite nach oben zeigen, völlig unabhängig vom anderen Würfel. ...


Ein Bote, ein "Herold für die Verschränkung"
Die Wissenschaftler haben für ihr Experiment in zwei getrennten Räumen jeweils ein Rubidium-Atom mit einem Laser angeregt. Dabei emittieren die Atome je ein Photon - die beiden Atom und Photonen sind dadurch von nun an verschränkt. Dann werden die beiden Photonen über Lichtleiter zusammengeführt, an einem Strahlteiler überlagert und detektiert. Dadurch wird automatisch auch der Verschränkungs-Zustand der beiden 20 Meter voneinander entfernten Rubidium-Atome festgelegt. "Das Detektionsereignis der Photonen zeigt uns an, in welchem verschränkten Zustand die beiden Atome sind. Es fungiert quasi als Herold für die Verschränkung", so Weinfurter. Der Physiker will mit seinen beiden Atomen "in absehbarer Zeit ein paar 100 Meter weiter auseinandergehen".

Für eine Quantenkommunikation ein Notwendiger Schritt
In einem Kommentar zu der Arbeit betonen Jürgen Volz und Arno Rauschenbeutel vom Vienna Center for Quantum Science and Technology an der Technischen Universität (TU) Wien in "Science", dass die Verschränkung von zwei Atomen, die durch einen zweiten Prozess bestätigt wird, Langstrecken-Quantenkommunikation ermögliche.

Volz und Rauschenbeutel sehen in dem Experiment die Möglichkeit für einen Test der Bell'schen Ungleichung, der alle noch bestehenden Lücken bisheriger Experiment schließt und "eine finale Antwort über die Natur der Quantenphysik gibt", wie die beiden TU-Wissenschaftler schreiben. Die berühmte Bell'sche Ungleichung zeigt den grundlegenden Unterschied zwischen klassischer Physik und Quantenmechanik.
Quelle: "Heralded Entanglement Between Widely Separated Atoms" von Julian Hofmann et al. ist am 6.7. in "Science" erschienen, ebenso der Kommentar "Two Atoms Announce Their Long-Distance Relationship".
Link: http://www.sciencemag.org/content/337/6090/72.abstract