WS 10 - Anton Zeilinger: Verschränkung

WS 8 - Verschränkung

„Gott würfelt nicht“ meinte Albert Einstein zur neuen Rolle des Zufalls in der Quantenphysik – nicht nur für ihn ein Stein des Anstoßes. Eine der erstaunlichsten Konsequenzen seiner Quantentheorie ist die Tatsache, dass zwei oder mehr Systeme auf viel engere Weise miteinander zusammenhängen können als in der klassischen Physik.

Diese "Verschränkung", von Albert Einstein als „spukhafte Fernwirkung“ bezeichnet, stellte für Erwin Schrödinger das wesentliche Charakteristikum der Quantenphysik dar. Sie bedeutet unter anderem den Zusammenbruch der klassischen Vorstellungen, dass die Welt lokal und realistisch definiert ist. Diesbezügliche aus fundamentalem Interesse motivierte Experimente haben die Grundlagen für eine Informationstechnologie – zum Beispiel Quantenkryptografie und Quantencomputer – geschaffen, in der Verschränkung die zentrale Rolle spielt. Auf der fundamentalen Seite zeigen neueste Präzisionsexperimente an verschränkten Photonen, dass gewisse Klassen nichtlokaler realistischer Konzepte der Welt ebenfalls nicht haltbar sind, was die Diskussion über die Grundlagen der Quantenphysik neu eröffnet. Quelle: Universität Heidelberg - Link

Dieser achte und letzte Workshop des Projekts "100 Jahre Quantenphysik" beschäftigt sich mE mit einem der wohl groteskesten Themen der Physik. Da scheint es am vernünftigsten zu sein, zu allererst die Definitionen zu studieren:

Verschränkung
Von Verschränkung - Begriff 1935 von Erwin Schrödinger eingeführt - spricht man in der Quantenphysik, wenn ein zusammengesetztes physikalisches System, z. B. ein System mit mehreren Teilchen, als Ganzes betrachtet einen wohldefinierten Zustand einnimmt, ohne dass man auch jedem der Teilsysteme einen eigenen wohldefinierten Zustand zuordnen kann.

vs

Lokalität
Lokalität ist in der Physik die Eigenschaft einer Theorie, dass Vorgänge unmittelbare Auswirkungen nur auf ihre direkte räumliche Umgebung haben. 

Umgangssprachlich ist Lokalität das, was wir täglich erleben, dass nämlich Informationsaustausch höchstens mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen kann, Verschränkung dagegen unabhängig von Raum und Zeit existiert. Dabei kann aber kein Informationsaustausch geschehen.

Beispiele:

• Bertelmanns Socken
• ...

Arbeitsaufträge:

Vita Anton Zeilinger recherchieren

• https://rudolphina.univie.ac.at/nobelpreis-fuer-quantenphysiker-anton-zeilinger
• https://youtu.be/A0G_JgA-P8A "Wiener Vorlesung" am 23. Mail 2023 im Wiener Rathaus  präsentieren
• https://youtu.be/O2sHn0bOC5I "Interview anl. Nobelpreisverleihung"
• Wunderwelt der Quanten: https://youtu.be/6Urhfx-_7lU?t=4203
• über die Unmöglichkeit, Information schneller als per Licht zu übermitteln
• zu aktuellem Stand der Verschränkung makroskopischer Teilchen referieren

div Literatur

aus Wikipedia:

Ein Team um Anton Zeilinger in Innsbruck führte 1999 experimentelle Messungen mit verschränkten Photonen durch. In einem parallelen Experiment gelang es der französischen Arbeitsgruppe um Serge Haroche an der École normale supérieure in Paris, erstmals auch die Verschränkung von Atomen nachzuweisen.^[10] Aspect, Clauser und Zeilinger erhielten 2022 für ihre Arbeiten den Nobelpreis für Physik.^[9]

Von Bell stammt auch die Veranschaulichung von Verschränkung und EPR-Effekt anhand des Vergleichs mit „Bertlmanns Socken“.^[11]

aus FAZ: "Die unbekannte Seite der Schwerkraft"

Zahlreiche Forschergruppen versuchen der Schwerkraft ihre Quanteneigenschaften zu entlocken, darunter Physiker um Markus Aspelmeyer von der Universität Wien. „Die grundlegende Idee vieler Experimente besteht darin, ein makroskopisches Objekt mit einer gewissen Masse in einen quantentypischen Überlagerungszustand zu bringen und es dann rein gravitativ mit einer Testmasse zu koppeln“, sagt Aspelmeyer. Sollte die Testmasse dann ebenfalls einen Überlagerungszustand annehmen, wäre das ein Zeichen, dass die Gravitation den Quantencharakter der ersten Masse auf die zweite übermittelt hat. Die beiden Quantenobjekte wären dann quantenmechanisch verschränkt und zeigten ein perfekt aufeinander abgestimmtes Verhalten. Das sei aber nur möglich, wenn die Raumzeit als Trägerin der Schwerkraft selbst Quanteneigenschaften besäße.

Quelle:  ....