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Quantenverschränkung

Quantenmechanik, Unschärfenrelation, Welle-Teilchen-Dualismus, Rechenmethoden sowie Interpretation der Quantenmechanik, Quantenfeldtheorie
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Quantenverschränkung

Beitrag von Stephen » 9. Dez 2013, 15:29

Hallo zusammen,

auf N24 kam vorgestern Nacht (ich konnte wieder mal nicht schlafen) eine unglaublich spannende Sendung mit dem Titel "Geheimnisse des Weltalls: Der Mikrokosmos."
(noch 6 Tage abrufbar unter http://www.n24.de/n24/Mediathek/Dokumen ... osmos.html

Unter anderem ging es da um Begriffe wie Quantenverschränkung oder auch die unglaublichen Möglichkeiten von Quantencomputern (es existieren schon einige, allerdings - noch - so groß wie Kleiderschränke. Letztere wären dann bei hochgradiger Ausreifung in der Lage, innerhalb von Sekundenbruchteilen sämtliche Passwörter im Internet zu knacken.

Angeblich könnte es nach vollständiger Erforschung dieser Technologie im Bereich des möglichen liegen, Informationen über unbegrenzte Entfernungen (also auch Lichtjahre!) ohne jedweden Zeitverlust zu übertragen. In der Wikipedia wurde der Artikel über Quantenverschränkung jedenfalls zur dringenden Überarbeitung empfohlen.

Kennt jemand von euch dieses Phänomen? Ich habe zum ersten Mal davon gehört, bin aber auch alles andere als ein Quantenmechanik-Auskenner...

Oder alles nur Sensationshasche?

Gruß
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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Hawkwind » 9. Dez 2013, 16:46

Stephen hat geschrieben:Hallo zusammen,

auf N24 kam vorgestern Nacht (ich konnte wieder mal nicht schlafen) eine unglaublich spannende Sendung mit dem Titel "Geheimnisse des Weltalls: Der Mikrokosmos."
(noch 6 Tage abrufbar unter http://www.n24.de/n24/Mediathek/Dokumen ... osmos.html

Unter anderem ging es da um Begriffe wie Quantenverschränkung oder auch die unglaublichen Möglichkeiten von Quantencomputern (es existieren schon einige, allerdings - noch - so groß wie Kleiderschränke. Letztere wären dann bei hochgradiger Ausreifung in der Lage, innerhalb von Sekundenbruchteilen sämtliche Passwörter im Internet zu knacken.

Angeblich könnte es nach vollständiger Erforschung dieser Technologie im Bereich des möglichen liegen, Informationen über unbegrenzte Entfernungen (also auch Lichtjahre!) ohne jedweden Zeitverlust zu übertragen. In der Wikipedia wurde der Artikel über Quantenverschränkung jedenfalls zur dringenden Überarbeitung empfohlen.

Kennt jemand von euch dieses Phänomen? Ich habe zum ersten Mal davon gehört, bin aber auch alles andere als ein Quantenmechanik-Auskenner...
Die Quantenverschränkung ist ein von der Quantemechanik vorhergsagter und beobachtbarer Effekt (siehe auch "EPR-Paradoxon"): hat man ein System aus 2 Teilchen, die bei ihrer Entstehung etwa über den Spin miteinander korreliert sind (z.B. Summe = 0 wegen Drehimpulserhaltung), dann wird dieses Quantensystem durch eine einzige, gemeinsame Wellenfunktion bechrieben - selbst dann, wenn sich die beiden Teilchen über makroskopische Distanzen voneinander entfernt haben. Das funktioniert aber nur, wenn die 2 Teilchen auf ihrer Reise nicht mit der sonstigen Umgebung wechselwirken.

Eine Spin-Messung an einem dieser Teilchen reduziert nun die Wellenfunktion nichtlokal, d.h. auch am Ort des anderen Teilchens.
Nun ist aber die quantenmechanische Wellenfunktion keine unmittelbar der Messung zugängliche Größe; deshalb ist es glatter Humbug, wenn oben gesagt wird
Angeblich könnte es nach vollständiger Erforschung dieser Technologie im Bereich des möglichen liegen, Informationen über unbegrenzte Entfernungen (also auch Lichtjahre!) ohne jedweden Zeitverlust zu übertragen.
Dennoch ist die Nichtlokalität dieses Phänomens verwirrend und in der klassischen Physik gibt es nichts Vergleichbares.

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von fany » 9. Dez 2013, 17:16

Hat man darüber Theorien entwickelt, wie die Teilchen miteinander kommunizieren?

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Stephen » 9. Dez 2013, 17:34

fany hat geschrieben:Hat man darüber Theorien entwickelt, wie die Teilchen miteinander kommunizieren?
Das kommt ja noch hinzu! Schaust du hin, sind es Teilchen, schaust du weg, sind es Wellen. Also das begreife wer will...
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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von fany » 9. Dez 2013, 17:47

Wenn ich das richtig verstehe, gibt es "feste" Teilchen, die miteinander mit Hilfe von anderen Teilchen kommunizieren. So wie Elektron und Fotone. Vielleicht kommunizieren diese Verschränkten Teilchen miteinander auch so, bloss mit Hilfe von Etwas, was tatsächlich nicht an die Lichtgeschwindigkeit gebunden ist.... ???

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Stephen » 9. Dez 2013, 18:00

@fany
Da ich selber völliger Laie auf diesem Gebiet bin, kann ich dir nur mit einem Zitat aus der o.g. Sendung behilflich sein: "Die Physik des Mikrokosmos ist nicht vergleichbar mit der, die wir kennen..."
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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von gravi » 9. Dez 2013, 19:32

Ganz einfach ausgedrückt kann man es so definieren:

Man nehme 2 Teilchen, z.B. zwei Elektronen, die als "Paar" auftreten. Beide haben den selben Spin. Nun kann ich eines der Elektronen woanders hin bringen, egal wie weit, Lichtjahre weit weg...

Wenn man nun bei einem den Spin "umdreht", so nimmt das andere augenblicklich auch den geänderten Spin an. Das geschieht ohne Zeitverlust! Diese "Verbundenheit" der beiden Teilchen nennt man Verschränkung.

Das ist dann auch schon das Prinzip des Quantencomputers - der Spin bedeutet eine logische 1, der andere eben 0. Damit kann man dann rechnen.
Meines Wissens gibt es aber noch keine funktionierenden Quantencomputer, lediglich einzelne Register hat man darstellen können.

Gruß
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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Stephen » 10. Dez 2013, 09:44

@Hawkwind, @gravi: Besten Dank!

Doch gravi, so einen Quantencomputer-Prototypen gibt es bereits. Er kann zwar bisher nur simple Rechenaufgaben erledigen und ist größer als der erste Zuse-PC, wurde aber im oben genannten Link vorgestellt. Ok, falls man es denn schon als Quantencomputer bezeichen möchte ;)


Jetzt NUR mal theoretisch angenommen ;) ... Ich bringe es fertig, ein Elektron von dem Elektronenpaar auf den Mond zu bringen, das andere bleibt auf der Erde. Ich ändere den Spin des Elektrons auf der Erde und schicke gleichzeitig einen Lichtstrahl zum Mond. Dann ändert das Elektron auf dem Mond schneller (also über eine Sekunde früher) seinen Spin als das Licht von der Erde auf dem Mond eintrifft?

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von seeker » 10. Dez 2013, 10:26

fany hat geschrieben:Wenn ich das richtig verstehe, gibt es "feste" Teilchen, die miteinander mit Hilfe von anderen Teilchen kommunizieren. So wie Elektron und Fotone. Vielleicht kommunizieren diese Verschränkten Teilchen miteinander auch so, bloss mit Hilfe von Etwas, was tatsächlich nicht an die Lichtgeschwindigkeit gebunden ist.... ???
Es ist etwas komplizierter und auch verrückter.
Es gibt eine Vielzahl an Interpretationen dessen, was da passiert... und keine davon ist "normal".
Wir sagen dazu: "Es gibt keine klassische Interpretation der Quantenmechanik."

Wichtig ist noch (und das ist der Unterschied zu dem, was du vermutet hast):
Bei dieser Geschichte werden keine Informationen mit Überlicht übertragen!

Es ist so:
Man hat zwei verschränkte Teilchen A und B (die man verschränkt, indem man sie z.B. gemeinsam entstehen lässt) ...
(Schon hier steckt eigentlich eine unrichtige Interpretation drin, denn es sind nicht zwei Teilchen sondern nur ein Objekt, aber vernachlässigen wir das im Moment).
... man kann jedenfalls die beiden Teilchen A und B beliebig weit voneinander entfernen, z.B. ein Lichtjahr weit.

So! Diese Teilchen zeigen Eigenschaften, die man messen kann, z.B. der Spin, welcher zwei Zustande haben kann: "links-herum" und "rechts-herum".
Der Befund dabei ist:
Wenn man nun A misst, dann wird bei einer Messung von B IMMER genau das Gegenteil herauskommen.
Wenn z.B. A "rechts" zeigt, dann zeigt B "links"... in völliger Übereinstimmung mit den Voraussagen der QM.

Da die Teilchen 1 LJ voneinander entfernt sind, kann ich B aber z.B. schon 1s nach A messen.
(Um zu verstehen, was "1s nach A" bedeutet brauchen wir Einsteins Relativitätstheorie, das bekommen wir später. Wir dürfen aber festhalten, dass kein Signal selbst mit c in 1s von A nach B gelangen kann.)
Befund dabei: Auch in diesem Fall zeigt B immer den umgekehrten Spin von A!

Problem dabei (deshalb taugt es nicht zur überlichtschnellen Informationsübertragung):
Der Beobachter bei B weiß ja nicht, was bei A gemessen wurde! Um das zu erfahren, muss er warten, bis ihn ein normales Signal (z.B. Funk) von A->B mit max. Lichtgeschwindigkeit erreicht hat. Auch weiß keiner der Beobachter im Voraus, was er messen wird.

Wir dürfen also festhalten, dass auch bei der Quantenverschränkung ein zusätzlicher Informationskanal erforderlich ist, der die Informationsübertragung effektiv auf die Lichtgeschwindigkeit c beschränkt. Beobachter B kann in unserem Beispiel frühestens 1 Jahr nach den Messungen wissen, was sie bedeuten.
Somit fand bei den Messungen keine Informationsübertragung statt.

Alles klar soweit? :wink:

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von fany » 10. Dez 2013, 10:40

Danke, seeker, ja soweit klar und auch sehr interessant. Du hast angedeutet, es könnte etwas mit der Relativität der Zeit zu tun. Das könnte heißen, die Zeit für die Teilchen läuft anders ab, daher ihr "Wissen" über den richtigen anzunehmenden Zustand?

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Hawkwind » 10. Dez 2013, 10:44

Stephen hat geschrieben:
Jetzt NUR mal theoretisch angenommen ;) ... Ich bringe es fertig, ein Elektron von dem Elektronenpaar auf den Mond zu bringen, das andere bleibt auf der Erde. Ich ändere den Spin des Elektrons auf der Erde und schicke gleichzeitig einen Lichtstrahl zum Mond. Dann ändert das Elektron auf dem Mond schneller (also über eine Sekunde früher) seinen Spin als das Licht von der Erde auf dem Mond eintrifft?
Ob das Elektron auf dem Mond seinen Spin aufgrund der Messung auf der Erde ändert, das kannst du ja gar nicht sagen, denn du kennst seinen Spin vor der Messung ja gar nicht.
Laut Quantenmechanik ist es in einem Zustand unbestimmten Spins ("Unschärfe") - ebenso das Teilchen auf der Erde. Nach der Messung an einem der Teilchen nimmt aber der quantenmechanische Zustand des anderen ebenfalls einen scharfen Spinwert an, d.h. z.B. nach der Messung von "Spin Down" am Elektron auf der Erde kannst du mit 100%iger Sicherheit vorhersagen, dass eine Messung am anderen Elektron von diesem Moment an "Spin Up" feststellen wird. Es ist lediglich unsere Vorhersagefähigkeit über Spin-Messungen am Elektron auf dem Mond, die sich instantan ändert (unser "Wissen" über das System).

Diese Art Verschränkung ist auch experimentell inzwischen sehr genau bestätigt worden, mehr dazu und weitere Diskussionen z.B. in der "Zeit"
Von den Socken / Der Streit um geisterhafte Fernwirkungen in der Quantenmechanik dauert an
... im besonderen empfehle ich Gell-Manns oft debattiertes Zitat bezüglich Informationsübertragung dort. :)

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Stephen » 10. Dez 2013, 11:17

@Hawkwind
Besten Dank für den Link. Folgendem Zitat daraus schließe ich mich an:
Die meisten akzeptieren zwar fraglos die Formeln der Quantenmechanik, weigern sich aber standhaft, weiter gehende Fragen danach zu stellen, was in der Mikrowelt tatsächlich vor sich geht. Für das tägliche Geschäft mag das durchaus gesünder sein. Denn der gesunde Menschenverstand scheint in der Quantenwelt weitgehend außer Kraft gesetzt. Jedenfalls greifen unsere herkömmlichen Konzepte von Realität bei dem System der gekoppelten Teilchen nicht mehr. "Salopp gesagt, handelt es sich um ein Ganzes, das nicht aus Teilen besteht", meint dazu der Physikphilosoph Harald Atmanspacher. Diese Erkenntnis scheint bis heute nicht recht verdaut.
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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von seeker » 10. Dez 2013, 13:46

fany hat geschrieben:Du hast angedeutet, es könnte etwas mit der Relativität der Zeit zu tun. Das könnte heißen, die Zeit für die Teilchen läuft anders ab, daher ihr "Wissen" über den richtigen anzunehmenden Zustand?
Nein, leider auch nicht.
Meine Meinung ist, man muss es eher als "werden" betrachten, heißt: Es existiert gar kein Spin, bevor er gemessen wird, ebensowenig existieren zwei einzelne Teilchen, bevor sie gemessen werden. Die Messung erst präpariert (=erschafft) den gemessenen Zustand.

Zur Relativitätstheorie:
Sie sagt uns, dass es keine absolute Gleichzeitigkeit 'an sich' gibt. Ob zwei Ereignisse gleichzeitig ablaufen oder nicht (oder auch ihre Reihenfolge vorher/nachher!) hängt vom Beobachter ab! Das ist mit "Relativität" gemeint: Ereignisse bzw. Ereignisabfolgen finden relativ zum Beobachter und dessen Bezugssystem statt.
Entfernungen sind nicht räumlich zu sehen, sondern werden zu Raum-Zeit-Entfernungen: Zwei Objekte sind nicht nur so und so viele km voneinander entfernt, sondern stets auch so und so viele Sekunden.

Es gibt aber auch in der RT etwas Absolutes und das ist c, die Grenzgeschwindigkeit.
Hast du schon einmal etwas von Lichtkegeln gehört?
Laut RT kann ein Objekt A ein anderes Objekt B nur dann kausal beeinflussen, wenn sich dieses in dessen Zukunftslichkegel befindet.
Genau das heißt "Lokalität" und sie meint einfach, dass ein Objekt A ein anderes Objekt B z.B. nicht in einem Tag beeinflussen kann, wenn sich dieses weiter als einen Lichttag entfernt befindet. Instantane (augenblickliche) Wirkungen (über den Raum, ohne Zeit zu benötigen) sind ausgeschlossen.

Siehe auch hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Relativit% ... zeitigkeit

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Stephen » 10. Dez 2013, 14:03

Sorry, muss noch einmal nachhaken zu der Sache zwischen dem Elektronenpaar auf Erde und Mond.
Stephen hat geschrieben:Jetzt NUR mal theoretisch angenommen ... Ich bringe es fertig, ein Elektron von dem Elektronenpaar auf den Mond zu bringen, das andere bleibt auf der Erde. Ich ändere den Spin des Elektrons auf der Erde und schicke gleichzeitig einen Lichtstrahl zum Mond. Dann ändert das Elektron auf dem Mond schneller (also über eine Sekunde früher) seinen Spin als das Licht von der Erde auf dem Mond eintrifft?
Selbst wenn ich das Elektronenpaar spalten könnte (eins auf den Mond schicke , eins bleibt auf der Erde) wüsste ich beim Betrachten also nicht, um welches es sich von beiden handelt und welchen Spin es hat, da sich das Pärchen ohne jeglichen Zeitverlust mal hier und mal da befinden könnte?

Echt kompliziert...
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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von seeker » 10. Dez 2013, 16:16

Nein.
Du kennst zunächst nur den Spin, von dem Teilchen, das du selbst gemessen hast - den kennst du aber.
Was du nicht weißt: Du weißt zunächst nicht (wenn du z.B. auf dem Mond bist), ob du zuerst gemessen hast oder nicht und auch nicht, was auf der Erde gemessen wurde. Das weißt du erst, nachdem der andere Beobachter auf der Erde dir das (Zeitpunkt der dortigen Messung und Ergebnis) z.B. per Funksingnal (also mit c) mitgeteilt hat.

Erst nachdem du diese Nachricht ganz konventionell empfangen hast, stellst du fest, dass dein eigenes Teilchen das scheinbar schon vor dir wusste.
Du stellst z.B. fest, dass auf der Erde nur 1ms vor dir gemessen wurde. Dennoch hat sich rückblickend dein Teilchen auf dem Mond schon so verhalten, als "wüsste" es, dass das andere Teilchen auf der Erde schon gemessen worden war - und zwar rückblickend schon bevor es das hätte "wissen" dürfen (wegen c blieb eigentlich gar nicht genug Zeit dafür).

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Skeltek » 10. Dez 2013, 18:01

Du schneidest blind einen Kuchen in zwei Teile. Einen schickst du zum Mond, den anderen ißt du auf.
Das Aufessen des Kuchenstücks schränkt INSTANTAN die Kuchenmenge ein, die der Mann auf dem Mond essen kann.
Man ist noch überlegen, ob man durch die Art des Hineinbeißens dem Mann auf dem Mond irgendwelche Mitteilungen mit Überlichtgeschwindigkeit zuschicken kann.
Die plausibelste Erklaerung jedes hinreichend komplizierten Systems ist falsch

Unentscheidbarkeit für Dummies: Dieser Satz ist wahr
oder
Diese Menge hat zwei Elemente: A und B

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von fany » 11. Dez 2013, 07:09

Danke, seeker, ich glaube, ich verstehe was du meinst, und danke für den Link, sehr interessant.

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von wilfried » 11. Dez 2013, 08:58

Guten Tag zusammen

bevor wir hier alles wiederholen, stelle ich einige alte Diskussionbeiträge des Forums als link hier ein. Diese sind bestimmt zu diesem Thema weiterführend.

http://abenteuer-universum.de/bb/viewto ... f=33&t=909
http://abenteuer-universum.de/bb/viewto ... f=33&t=552
http://abenteuer-universum.de/bb/viewto ... f=33&t=298
http://abenteuer-universum.de/bb/viewto ... f=33&t=339


Das Thema der verschränkten Zustände zeichnet schon ein sehr sehr seltsames Phänomen auf, was natürlich völlig unverständlich ist. Wie kann etwas hier sein und gleichzeitig zig Lichtjahre entfernt auch???

Mal sehen, wie diese interessante Diskussion weiter geht.

Netten Gruß

Wilfried
Die Symmetrie ist der entscheidende Ansatz Dinge zu verstehen:
-rot E - dB / (c dt) = (4 pi k ) / c
rot B - dE/ / (c dt) = (4 pi j ) / c
div B = 4 pi rho_m
div E = 4 pi rho_e

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Stephen » 11. Dez 2013, 15:29

Hallo zusammen!
wilfried hat geschrieben:Das Thema der verschränkten Zustände zeichnet schon ein sehr sehr seltsames Phänomen auf, was natürlich völlig unverständlich ist. Wie kann etwas hier sein und gleichzeitig zig Lichtjahre entfernt auch???
Das wirft bei mir gleich auch gleich das nächste Problem auf - wie kann man etwas messen, was keine Geschwindigkeit hat? Und wie können wir davon ausgehen, dass das ganze Phänomen sich auch auf zig-Lichtjahre beziehen soll, wo wir doch nicht einmal 2 Lichtsekunden (bemannt) in den Weltraum vorgedrungen sind?

Und ist es nun doch so, dass etwas (also z. B. ein Elektron) gleichzeitig hier und Millionen von Lichtjahren entfernt sein kann?

Gruß
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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Skeltek » 11. Dez 2013, 16:20

Die Sache ist ja auch die, daß das verschränken von Teilchen eine Aufspaltung der Wellenfunktion des Teilchens ist. Genauso wie bei einer Messung wird bei der Wirkung nur der gerade lokalisierte Teil erfasst.
So gesehen spaltet sich das Teilchen auf in einen Teil der gerade lokalisiert ist und einen, der von der Ablenkung unbeeinflusst bleibt.
Aufgrund von Stabilitätsbedingungen müssen die beiden nun getrennten Komplementäre gewisse Bedingungen erfüllen um jeweils neue stabile Photonen zu bilden.
Ist es nicht so, daß die beiden verschränkten Photonen zwangsläufig jeweils einen um den Phasenwinkel Pi/4 versetzen Zustand haben müssen?
Wenn jeder Anteil der Wellenfunktion mit einer Winkelgeschwindigkeit omega wechselweise einen lokalisierten und delokalisierten Zustand einnimmt(gemessen wird nur der gerade elektrische, nicht magnetische Anteil), dann hat man doch im Augenblick der Verschränkung das ursprüngliche Photon genau anhand dieser Zustandsvariable aufgespalten.

Wenn nun ein Teilchen die Informationen über den gerade zur Asubreitungsrichtung vertikalen Impulsfluss erhält und das andere den in paralleler Richung, ist es dann nicht bereits vor der Messung festgelegt welches Teilchen emfänglich ist für Ortsmessung und welches für die Impulsmessung? In jedem Fall müssten doch beide Teilchen ziemlich durch den Raum eiern...
Die plausibelste Erklaerung jedes hinreichend komplizierten Systems ist falsch

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Hawkwind » 12. Dez 2013, 09:55

Stephen hat geschrieben: Das wirft bei mir gleich auch gleich das nächste Problem auf - wie kann man etwas messen, was keine Geschwindigkeit hat?
Wieso sollte das Teilchen "keine Geschwindigkeit" haben???
Sie entfernen sich ja voneinander.
Stephen hat geschrieben: Und wie können wir davon ausgehen, dass das ganze Phänomen sich auch auf zig-Lichtjahre beziehen soll, wo wir doch nicht einmal 2 Lichtsekunden (bemannt) in den Weltraum vorgedrungen sind?
Man extrapoliert die lokal überprüften Gesetzmäßigkeiten. Modelle der Physik haben sowieso immer den Charakter von Hypothesen: sie gelten solange es keine widersprüchlichen Beobachtungen gibt.
Stephen hat geschrieben: Und ist es nun doch so, dass etwas (also z. B. ein Elektron) gleichzeitig hier und Millionen von Lichtjahren entfernt sein kann?
Nein, keineswegs: jedes der verschränkten Teilchen ist gut lokalisiert. Es dreht sich lediglich um die quantenmechanische Zustandsfunktion, deren Kollaps nichtlokal erfolgt,
... und das ist auch nur in der Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik so. Man sollte nicht unter den Tisch kehren, dass es gleichwertige alternative Deutungen gibt, die ohne Kollaps-Annahme auskommen (aber andere "Merkwürdigkeiten" aufweisen).

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Stephen » 12. Dez 2013, 19:28

@Hawkwind: okay, Danke.
Dann habe ich den Satz von Wilfried
wilfried hat geschrieben:Das Thema der verschränkten Zustände zeichnet schon ein sehr sehr seltsames Phänomen auf, was natürlich völlig unverständlich ist. Wie kann etwas hier sein und gleichzeitig zig Lichtjahre entfernt auch???
falsch interpretiert...
Die Demokratie beruht auf drei Grundpfeilern: Der Freiheit der Gedanken, der Freiheit der Rede und der Klugheit, beides nicht zu gebrauchen.
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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von deltaxp » 9. Jan 2014, 17:50

quantenverschränkung ist ein seltsames in unserer klassischen nicht intuitiv verstehbares phänomen.

das problem fängt schon mit der wortwahl an: teilchen: was ist ein teilchen. landläufig denkt man da an eine mikroskopisch kleine lokalisierte feste kugel mit keinen inneren eigenschaften sondern nur das objekt insgesamt beschreibbaren egenschaften, also masse, spin gegebenfalls ladung.

aber da geht es schon los. die qm ist vom wesen her NICHT-lokal. schon die bezeichnung des teilchens als lokalisierte einheit setzt also dekohärenz voraus (oder kollaps der wellenfunktion im kopenhagener bild). aus qm sicht bleiben von einem teilchen nur die invarianten eigenschaften wie masse, spin und ladung(en) übrig. mehr nicht, die eigenwerte der entsprechenden operatoren auf die wellenfuktion. wenn ich zwei teilchen verschränke, und das muss ja erstmal präpariert werden, gibt es nicht mehr zwei unabhängige einzelwellen funktion aka 2 teilchen sondern nur noch eine gemeinsame wellenfunktion, es ist ein zustand, ein system. von zwei teilchen kann man da eigentlich nicht mehr sprechen, denn der begriff setzt ja wie oben erwähnt, die dekohärenz und damit sozusagen die zerstörung der bis dahin nicht mit der umgebung wechselwirkinden gemeisamen wellenfunktion voraus. die messung zerstört dann "unabhängige" gemeinsame wellenfunktion durch kohärenz mit der umgebung, was sich durch dekohärenz des mikroskopischen untersystems bemerkbar macht und lässt die beiden teilchen dann klassisch wieder zum vorschein kommen mit den bekannten einteilchen-eigenschaften, die festlegung der eigenschaften des partneres erscheint uns klassisch dann, wie einstein sagte: als spukhafte fernwirkung, die klassisch nicht verstehbar ist, aber es gibt keine spukhaftefernwirkung, das ist in der gesamten zeitdauer davor seit präparation bis zur späteren wechelwirkung mit der umgebung (messung) ja nur EINE einzige welenfunktion war. aus formaler qm-sicht ist das zwingend, aus unser klassischen sicht einfach nur verrückt und jemanden, der behauptet das intuitiv zu verstehen mit unserem sich im klassischen raum entwickelt haben umgebungsverständnis kann man nicht glauben.

soweit ich weiss, gab und gibt es unter physikerkreisen sogar häufig diskussionen darüber, ab wann es sind macht von teilchen zu sprechen. mitunter hängt das eben ganz entschieden von der betrachtungsweise ab. in der stringtheorie wird glaub das über die rotationsanregungsenergien definiert 8wenn sie sehr gross sind, dann ists ein teilchen, wenn sie klein sind, dann mehrteilchensystem), irgendwo hab ich mal vernommen, dass ein bekannter stringtheoretiker mal sagte: teilchen sind teilchen, wenn es sinnvoll ist sie als teilchen zu betrachten (also wahrscheinlich definierte eigenwerte haben. und dann meine ich auch mal irgendwo vernommen zu haben dass gerade in der quantenchromodynamik es sogenannte glue-ball konstrukte gibt, die bei einer betrachtunsweise ein (korreliertes) vielteilcensystem bild, in einer dualen darstelung aber als ein einzigens "normales" teilchen mit erscheinen. aber das sind auch nur laienhaft vernommene ideen von mir, fachleute wie tom und hwakind können da wohl mehr zusagen.

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von tomS » 10. Jan 2014, 10:03

Hawkwind hat geschrieben:jedes der verschränkten Teilchen ist gut lokalisiert.
Nein, das kann man so gerade nicht sagen!

Der Satz suggeriert, es gäbe irgendwie zwei lokalisierte Teilchen, die verschränkt wären. Aber dem ist nicht so. Es gibt nicht hier ein Teilchen, und da ein zweites, sondern es gibt nur ein Teilchenpaar. Die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen in einem von zwei bestimmten, lokalisierten, ggf. weit voneinander entfernten Raumbereich zu finden mag hoch sein. D.h. das Teilchenpaar ist an zwei Stellen lokalisiert. Aber keinesfalls ist ein Teilchen lokalisiert - man kann den beiden Teilchen weder eine getrennte Identität, noch eine jeweils eigenen Ort zuordnen.
Gruß
Tom

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Re: Quantenverschränkung

Beitrag von Hawkwind » 10. Jan 2014, 16:16

tomS hat geschrieben:
Hawkwind hat geschrieben:jedes der verschränkten Teilchen ist gut lokalisiert.
Nein, das kann man so gerade nicht sagen!

Der Satz suggeriert, es gäbe irgendwie zwei lokalisierte Teilchen, die verschränkt wären. Aber dem ist nicht so. Es gibt nicht hier ein Teilchen, und da ein zweites, sondern es gibt nur ein Teilchenpaar. Die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen in einem von zwei bestimmten, lokalisierten, ggf. weit voneinander entfernten Raumbereich zu finden mag hoch sein. D.h. das Teilchenpaar ist an zwei Stellen lokalisiert. Aber keinesfalls ist ein Teilchen lokalisiert - man kann den beiden Teilchen weder eine getrennte Identität, noch eine jeweils eigenen Ort zuordnen.
Hmm, meinst du?
Nun gut, Elementarteilchen (z.B. Elektronen) sind prinzipiell ununterscheidbar voneinander ... aber das hat nichts mit Verschränkung zu tun.

"Lokalisiert" heisst, dass ich den Ort mit geringer Unschärfe vorhersagen kann und so ist das hier. Mal einen Zerfall in 2 Teilchen unterstellt und ich kenne die Richtungen der identischen Zerfallsprodukte, dann kenne ich auch deren Impulse und kann mit hoher Genauigkeit die Orte der beiden vorhersagen.

Es ging mir um die Beantwortung der Frage
Stephen hat geschrieben: Und ist es nun doch so, dass etwas (also z. B. ein Elektron) gleichzeitig hier und Millionen von Lichtjahren entfernt sein kann?
Und es ist sicher nicht ein und dasselbe Elektron, das sich da gleichzeitig an 2 Punkten mit makroskopischem Abstand voneinander befindet. Das würde suggerieren, dass da superluminal ein Teilchen mit entsprechendem Energietransfer hin- und herflitzt. Machen wir die Sache doch nicht mystischer als sie ist.

Vom Gesamt-Quantensystem aus 2 Elektronen kann man eher sagen, dass es nicht lokalisiert ist.

Gruss,
Hawkwind

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