Wo versteckt sich die Verschränkung?

Die Quantenphysik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit dem Verhalten und der Wechselwirkung sehr kleiner Systeme befasst. Messungen an Molekülen und noch kleineren Systemen liefern Ergebnisse, die der klassischen Physik widersprechen. Insbesondere sind bestimmte Größen quantisiert, das heißt, sie können nicht beliebige, sondern nur bestimmte diskrete Werte annehmen, die sich um sogenannte „Quanten“ unterscheiden. Der Begriff „Quantenphysik“ wird nicht als eindeutig definierte Bezeichnung einer bestimmten physikalischen Theorie verwendet, sondern als Sammelbegriff für verschiedene Quantentheorien.

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Wo versteckt sich die Verschränkung?

Beitragvon nocheinPoet » Mittwoch 1. Mai 2013, 11:53

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Mal was zum Grübeln:

Gegeben sind vier Photonen, immer zwei verschränkt, also A/B und C/D, Bob und Alice haben wir auch mal wieder bemüht, beide sitzen 144km von einander getrennt an den Enden einer Glasfaserleitung. Das Photonenpaar A/B wird erzeugt und beide bekommen je ein Photon zum Messen. Bob misst bei A eine bestimmte Polarisation, Alice danach wie gehabt genau die andere bei B. Soweit nichts unerwartetes, alles kalter Kaffee, alles lange bekannt.

Nun zu meiner Frage, wir erzeugen zwei verschränkte Paare Photonen, Bob bekommt nun A und C und Alice B und D.

Wenn Bob A misst, ist das Messergebnis für B bei Alice fest vorgegeben, es muss reziprok sein, da A und B ja verschränkt sind. Wenn Alice aber statt B nun D misst, dann kann D beliebig polarisiert sein, es ist ja nur mit C und nicht mit A verschränkt. Alice hat nun aber zwei verschränkte Photonen, da diese sich messtechnisch anders verhalten, müssen diese sich wie auch immer unterscheiden.

Was unterscheidet nun das Photon B und D voneinander?

Kann man wie auch immer messen, erstens das B ein verschränktes Photon ist, und zweitens, dass B mit A und nicht C verschränkt ist? Wo versteckt sich die Verschränkung, es ist hier ganz klar eine Eigenschaft gegeben, eine Information, B ist nur mit A verschränkt, dass sollte irgendwo im Universum doch als Information hinterlegt sein.

Und hat da wer eine Idee?
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Re: Wo versteckt sich die Verschränkung?

Beitragvon Uli » Donnerstag 2. Mai 2013, 10:12

nocheinPoet hat geschrieben:.
Mal was zum Grübeln:

Gegeben sind vier Photonen, immer zwei verschränkt, also A/B und C/D, Bob und Alice haben wir auch mal wieder bemüht, beide sitzen 144km von einander getrennt an den Enden einer Glasfaserleitung. Das Photonenpaar A/B wird erzeugt und beide bekommen je ein Photon zum Messen. Bob misst bei A eine bestimmte Polarisation, Alice danach wie gehabt genau die andere bei B. Soweit nichts unerwartetes, alles kalter Kaffee, alles lange bekannt.

Nun zu meiner Frage, wir erzeugen zwei verschränkte Paare Photonen, Bob bekommt nun A und C und Alice B und D.

Wenn Bob A misst, ist das Messergebnis für B bei Alice fest vorgegeben, es muss reziprok sein, da A und B ja verschränkt sind. Wenn Alice aber statt B nun D misst, dann kann D beliebig polarisiert sein, es ist ja nur mit C und nicht mit A verschränkt. Alice hat nun aber zwei verschränkte Photonen, da diese sich messtechnisch anders verhalten, müssen diese sich wie auch immer unterscheiden.

Was unterscheidet nun das Photon B und D voneinander?


Du meinst, das läuft alles zeitgleich ab, sodass die beien Photonenpaare in demselben Zeitfenster einlaufen und auch ansonsten anhand ihrer Impulse bzw. Wellenlängen nicht auseinandergehalten werden können?
In dem Fall sind Photon B und D völlig ununterscheidbar; Elementarteilchen haben keine Identität. Laut Bose-Einstein Quantenstatistik wird das System durch eine Wellenfunktion beschrieben, die gegenüber Vertauschung B <-> D uznd auch A <-> C symmetrisch ist.
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Re: Wo versteckt sich die Verschränkung?

Beitragvon nocheinPoet » Freitag 3. Mai 2013, 10:44

Uli hat geschrieben:
Du meinst, das läuft alles zeitgleich ab, sodass die beiden Photonenpaare in demselben Zeitfenster einlaufen und auch ansonsten anhand ihrer Impulse bzw. Wellenlängen nicht auseinander gehalten werden können? In dem Fall sind Photon B und D völlig ununterscheidbar; Elementarteilchen haben keine Identität.

Wäre von Vorteil, zur Not nehmen wir zwei getrennte Leitungen für beide Photonen, damit Alice die Unterscheiden kann.


Uli hat geschrieben:
Laut Bose-Einstein Quantenstatistik wird das System durch eine Wellenfunktion beschrieben, die gegenüber Vertauschung B <-> D und auch A <-> C symmetrisch ist.

Ich habe da schon mit wem drüber diskutiert, man versteht da meine Frage offenbar nicht, auch da kam die Antwort, A/B sei nach der QT nur ein Objekt. Das ist mir soweit ja bekannt.

Stellen wir uns das Universum als Computerprogramm vor, es muss da eine Programmzeile geben wie:

IF A gemessen THAN B = - A

Es müssen ja auch keine verschränkten Photonen sein. Es wird ja versucht auch größere Objekte zu verschränken, ich meine nur, diese Verschränkung muss in der universellen Datenbank des Kosmos hinterlegt sein. Wer mit wem, damit die Dinge passen.

Alice sitzt vor beiden Glasfaserleitungen, sie weiß nicht, in welchem Bob nun B oder D durchschickt. Es ist aber eben nicht egal, ob sie nun B oder D misst, wenn sie B gemessen hat, dann ist der Wert für A aber eindeutig definiert, der von C hingegen weiter unbestimmt.

Wie auch immer, irgendwo muss das Universum dafür sorgen, dass die Messung von A nur auf B und nicht auf C wirkt.
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Re: Wo versteckt sich die Verschränkung?

Beitragvon ralfkannenberg » Freitag 3. Mai 2013, 11:45

Hallo Manuel,

ich bin hier ja wirklich kein Spezialist, und ehe ich nachdenken möchte eine Frage an die Spezialisten: könnte es passieren, dass versehentlich die Photonen A und C, also die beiden, die Bob misst, verschränkt werden ? Wenn ja, dann hätte das einen Einfluss auf die Wahrscheinlichkeitsfunktion.


Freundliche Grüsse, Ralf
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Re: Wo versteckt sich die Verschränkung?

Beitragvon nocheinPoet » Freitag 3. Mai 2013, 12:48

Moin Ralf,

es wäre mir neu das sich Photonen mal eben so versehentlich verschränken, es ist schon einiges an Aufwand nötig, die Jungs zu verschränken.
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Re: Wo versteckt sich die Verschränkung?

Beitragvon Uli » Freitag 3. Mai 2013, 14:06

nocheinPoet hat geschrieben:
Uli hat geschrieben:
Du meinst, das läuft alles zeitgleich ab, sodass die beiden Photonenpaare in demselben Zeitfenster einlaufen und auch ansonsten anhand ihrer Impulse bzw. Wellenlängen nicht auseinander gehalten werden können? In dem Fall sind Photon B und D völlig ununterscheidbar; Elementarteilchen haben keine Identität.

Wäre von Vorteil, zur Not nehmen wir zwei getrennte Leitungen für beide Photonen, damit Alice die Unterscheiden kann.


Uli hat geschrieben:
Laut Bose-Einstein Quantenstatistik wird das System durch eine Wellenfunktion beschrieben, die gegenüber Vertauschung B <-> D und auch A <-> C symmetrisch ist.

Ich habe da schon mit wem drüber diskutiert, man versteht da meine Frage offenbar nicht, auch da kam die Antwort, A/B sei nach der QT nur ein Objekt. Das ist mir soweit ja bekannt.

Stellen wir uns das Universum als Computerprogramm vor, es muss da eine Programmzeile geben wie:

IF A gemessen THAN B = - A



Das ist ja nun wirklich nichts besonderes und ich würde das prosaischer beschreiben: das ist einfach eine Konsequenz von Erhaltungsgesetzen: hier Drehimpulserhaltung. Das kennt man ja schon längst aus der klassischen Physik.

Die eigentlichen Merkwürdigkeiten der Quantenphysik offenbaren sich doch erst bei statistischen Untersuchungen, nämlich bei der beobachteten Verletzung der Bellschen Ungleichung - einer Aussage über Wahrscheinlichkeiten. Diese lässt sich klassisch nicht erklären. Und daraus folgt dann, dass die Polarisationen der verschränkten Photonen bei deren Erzeugung noch maximal unscharf war. Das ist aber wiederum eine Aussage über ein statistisches Ensemble von Experimenten und für ein einzelnes Experiment zienmlich sinnfrei.

Die Aussagen der Quantenmechanik sind eben statistischer Natur; das Betragsquadrat der Wellenfunktion ist eine Wahrscheinlichkeitsdichte. Diese entfaltet ihre Vorhersagekraft erst, wenn ich ein ganzes Ensemble gleichartiger Experiment durchführe.
Viele dieser anscheinend verwirrenden Quanten-Paradoxa sind m.E. einfach darauf zurückzuführen, dass man "krampfhaft" versucht, der Wellenfunktion auch im Kontext eines einzelnen Experimentes eine Bedeutung zukommen zu lassen.
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