Quantenverschränkung
Quantenverschränkung ist ein quantenmechanisches Phänomen. Dabei müssen die Zustände von zwei oder mehr Teilchen in Abhängigkeit von den anderen beschrieben werden, auch wenn die Teilchen räumlich getrennt sind. Dies führt zu stärkeren Beziehungen zwischen den physikalischen Eigenschaften (Observablen) der Systeme, als sie von der klassischen Physik bekannt sind. Eine Messung an einem der Systeme kann daher als Beeinflussung der anderen, verschränkten Systeme interpretiert werden.
Geschichte
Die Verschränkung ist eine der Konsequenzen der Quantenmechanik, die den größten Widerstand gegen die Theorie erzeugte. Einstein, Podolski und Rosen formulierten 1935 das EPR-Paradoxon, nach dem Quantenverschränkung zur Verletzung des klassischen Prinzips des lokalen Realismus führen würde, was von Einstein in einem berühmten Zitat als "spukhafte Fernwirkung" betitelt wurde.
Auf der anderen Seite konnten die Vorhersagen der Quantenmechanik höchst erfolgreich experimentell belegt werden, sogar Einsteins "spukhafte Fernwirkung" wurde beobachtet. Viele Wissenschaftler führten dies auf unbekannte, deterministische "verborgene Variablen" zurück, die dem lokalen Realismus unterworfen seien, aber die Quantenphysik erklären könnten.
1964 zeigte John Bell, dass die Effekte der Quantenverschränkung experimentell von den Ergebnissen der auf verborgenen Variablen basierenden Theorien unterschieden werden konnten (siehe Bell'schen Ungleichungen). Seine Ergebnisse wurden durch weitere Experimente bestätigt, so dass die Quantenverschränkung heute weitestgehend als physikalisches Phänomen anerkannt ist.
Informationsübertragung
Wenn auch nicht dem Geiste nach, so gehorcht die Verschränkung doch den Buchstaben der Relativitätstheorie. Zwar können verschränkte Systeme auch über große räumliche Entfernung miteinander wechselwirken. Dabei kann aber keine Information übertragen werden, so dass die Kausalität nicht verletzt ist. Dafür gibt es zwei Gründe:
- quantenmechanische Messungen sind probabilistisch
- das No-Cloning Theorem verbietet die statistische Überprüfung verschränkter Quantenzustände
Zwar ist Informationsübertragung durch Verschränkung allein nicht möglich, wohl aber mit mehreren verschränkten Zuständen zusammen mit einem klassischen Informationskanal (Quantenteleportation). Trotz des Namens kann man wegen des klassischen Informationskanals mit Quantenteleportation keine Information schneller als das Licht übertragen werden.
Ausblick
(Artikel in Arbeit)