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Quantenbeamen - neuer Rekord

Quantenmechanik, Unschärfenrelation, Welle-Teilchen-Dualismus, Rechenmethoden sowie Interpretation der Quantenmechanik, Quantenfeldtheorie
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Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von gravi » 24. Sep 2015, 18:39

US- Wissenschaftlern ist ein neuer Rekord bei der Fernübetragung von Quanteninformationen gelungen:

http://www.nist.gov/pml/nist-team-break ... tation.cfm

Demnach ist es dem National Institute of Standards and Technology (NIST) gelungen, Information von einem Photon zu einem 100 km entfernten über Glasfaserkabel zu übertragen.
Diese Quantenteleportation ist zwar ohne Glasfaserkabel schon über größere Distanzen gelungen, mit Kabel sei aber die Zuverlässigkeit größer.


Gruß
gravi
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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Skeltek » 25. Sep 2015, 07:55

Habs nur überflogen, mit Bilder angucken und gar nicht wirklich den Versuchsaufbau gelesen, aber es war ganz interessant.
Habe nicht gedacht, dass es auf dem Gebiet überhaupt viel neues Material geben wird.
Das Abhören von Glasfaserleitungen oder auf Quantenverschränkung basierender Informationsübertragung ist ja bereits lange möglich; rechne nur nicht damit, dass man da viel darüber erfahren wird.
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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Frank » 25. Sep 2015, 10:27

Ist beamen jetzt grundsätzlich möglich,oder nicht? :wn:
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von gravi » 25. Sep 2015, 19:18

Das Beamen von Materie ist nicht möglich - grundsätzlich! Das verbietet schon allein die Heisenbergsche Unschärfe.

Nur mit Informationen geht es...

Gruß
gravi
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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Skeltek » 26. Sep 2015, 08:31

gravi hat geschrieben:Das Beamen von Materie ist nicht möglich - grundsätzlich! Das verbietet schon allein die Heisenbergsche Unschärfe.

Nur mit Informationen geht es...
Das ist Quatsch...
Es muss entweder mit beidem gehen oder mit keinem der beiden.
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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von tomS » 26. Sep 2015, 12:00

Lest euch die Vorgehensweise mal durch; ich finde nicht, dass das mit "Beamen von Materie a la Star Trek" vergleichbar ist:

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Quantenteleportation
Gruß
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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Siggi » 29. Sep 2015, 00:45

Hallo,
ich habe gerade überlegt, ob ich zu dem beschriebenen Thema überhaupt etwas schreiben soll weil ich nicht ganzsoviel davon verstehe.
Ich weiss nicht, ob der Begriff beamen in diesem Zusammenhang zutreffend ist. Unter "Beamen" verstehe ich etwas ganz Anderes, nämlich eine drahtlose Übertragung einer Information von einem Standort zu einem nächsten Standort und ohne Zeitverzögerung. Was Gravi beschrieben hat(sorry, falls ich Dich aus dem Kopf heraus zitiere und es nicht richtig ist) ist doch, dass es durch ein Glasfaserkabel erfolgte. Das ist dann leider kein "Beamen" mehr sondern erstmal eine Kommunikationsmöglichkeit.

Gerade auch deshalb ich hierzu etwas schreibe ist folgendes: Ich habe es vor einiger Zeit mal auf YT gesehen. Es war ein Versuchsaufbau, der die Quantenverschränkung nutzt um (wenn ich mich recht erinnere waren es Elektronen) um ein Elektron(nennen wir es mal so) von einem Punkt zu einem anderen Punkt ohne zeitverzögerung zu teleportieren oder beamen.
Es scheint auch zu funktionieren. Dabei ergibt sich leider auch ein kleines oder auch grosses Problem. Durch diese drahtlose Quatenverschränkung(also es sind 2 Objekte) wurde ein 3. Elektron hindurchgeschickt. Erstmal alles gut. Als diesesjedoch am Zielort angekommen ist, gab es ein Problem. Es müssten immer noch 3 Eletronen im Spiel sein aber das war nicht der Fall. Eines der Elektronen am Zielort hatte sich in "Nichts" aufgelöst. Frage ist nur welches es getan hat? Das welches auf die "Reise" geschickt worden ist oder das Elektron am Zielort?.

Vlt. weiss auch Tom etwas mehr darüber.

lg

Siggi

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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von tomS » 29. Sep 2015, 06:59

Da löst sich nichts in Nichts auf, das widerspräche Erhaltungssätzen für Energie, Impuls, Drehimpuls / Spin.
Gruß
Tom

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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Skeltek » 29. Sep 2015, 11:21

Beam: Englisch für "Strahl"(von Bedeutung verwandt auch mit Leiste, Balken, Schiene)

Teleport: Aus Lateinischen für"fern"(tele) und "Tragen"(portare - tragen, bringen, wegtragen, Ort von etwas ändern); Wortbedeutung von "port" wird inzwischen oft als "Durchgang", Tor, Tür, Schnittstelle "falsch" verstanden (Änderung der assoziierten Bedeutung über die Jahrhunderte durch Kovarianzlernen und Bestätigung der eigenen Bedeutungsauffassung durch von anderen nicht als geringfügig falsch realisierten Verwendung des semantischen Anwendungszusammenhanges der Bedeutungsstruktur).

Der Begriff beamen bedeutet also nicht, die instantane Änderung des Ortes von A nach B, sondern das übertragen von etwas entlang einer linienförmigen Bahnstrecke (das Losschicken auf diese Route ist das beamen, ist also streng genommen nur auf den Anfang des Vorganges, also des "Losschickens" beschränkt, aber natürlich darf das jeder Bedeutungstechnisch auffassen wie er möchte).


Es wäre entfernt aber sicherlich auch reizvoll, "Beamen" als das 'entlang einer ausgedehnten Strecke in die Länge Ziehens' eines Dinges/Objektes aufzufassen; wofür uns die Wortbedeutung lediglich die Idee liefert.
Je nachdem was uns da quantenmechanisch von Universum vorgesetzt wurde, könnte es aber möglich sein(nicht unbedingt technisch möglich) die Ortsunschärfe eines Teilchens so in die Länge zu ziehen, dass sein Ort zu Begin des Experimentes auf die Gesammtstrecke A-B verschwommen ist).
Die Idee ist, Masse zu irgendeinem Zeitpunkt "auf den Weg zu schicken" und erst im Nachhinein festlegen zu können, wo es dann entlang der Strecke später auftaucht bzw gemessen wird.
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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von fany » 30. Sep 2015, 13:10

Ich hätte eine Frage bezüglich der Grundlagen: ist es nicht so, dass die Quanteneffekte nur bei einzelnen Teilchen auftreten und nicht bei komplexen Körpern?
Wie hat sich die Sache beim Beamen? Kann man die einzelnen Teilchen so behandeln, dass sie als Einzelstücke auftreten?

Siggi

Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Siggi » 30. Sep 2015, 13:32

Hallo Fany,

ich stelle mal einen Link rein. Vlt. beantwortet es die Fragen. Ist von Harald Lesch.
https://www.youtube.com/watch?v=cs2N39if_p0

Ich hoffe, dass der Link eben halt funzt und danke fürs anschauen.

lg

Siggi

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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von gravi » 30. Sep 2015, 20:06

Bisher kann man meines Wissens nur Quantenteilchen - Photonen beamen. Das bedeutet aber noch lange nicht das Beamen wie bei Kirk!
Ich vereinfache das mal so: Wir produzieren zwei Photonen, die horizontal polarisiert sind. Dann nehmen wir das eine und tragen es 100 km weit fort. Zurück beim anderen, drehen wir dessen Polarisationsrichtung um in eine vertikale Ebene. Da geschieht das Wunder: Augenblicklich, ohne jede Zeitverzögerung, nimmt das entfernte Photon sofort auch diese Polarisierung auf.

Es wird also nicht ein Teilchen über eine große Strecke "teleportiert", sonder nur die Information. Mit größeren Teilchen funktioniert das leider nicht.

Gruß
gravi
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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von fany » 6. Okt 2015, 19:32

Danke, Siggi, für den Link.

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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Marcel » 7. Okt 2015, 08:49

@Gravi
Hey, warum funktioniert das bei größeren Teilchen nicht? Es ist mit noch nicht ganz Einsichtig,
1. Wir transportieren dann ja Informationen mit unendlichen Geschwindigkeiten: Wie kann das sein???? Es ist mir noch nicht ganz klar, wie es Funktioniert, ich sehe halt nur, dass es Funktioniert
2.Wenn man es mit einem Photon schafft, kann man es doch auch mit einem größeren Haufen an Photonen machen, steckt da nicht eine neue Technologie im Informatik bereich drinne??
Mit freundlichen Grüßen
Marcel

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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Skeltek » 7. Okt 2015, 14:18

Marcel hat geschrieben: 1. Wir transportieren dann ja Informationen mit unendlichen Geschwindigkeiten: Wie kann das sein????
Das wurde so nicht gesagt.
Stell dir vor, du verteilst 100€ zufällig auf zwei Kinder und schickst sie in unterschiedliche Richtungen los.
Sobald das eine Kind ausgeraubt wird und der Räuber 82€ erbeutet, ist praktisch sofort festgelegt, dass das zweite Kind 18€ hat.
Trotzdem wissen beide Kinder nicht, wieviel € insgesammt verteilt wurde. Der Täter kann weder auf die Existenz des zweiten Kindes noch auf den Gesammtbetrag schließen.


Wenn du jetzt nur noch Kinder ausraubst, die mehr als 75€ haben, kannst du bei jeder Messung sicher stellen, dass woanders ein zweites Kind mit nur 25€ rumläuft.
Der Dieb A der nun das Kind A' mit 75€ ausgeraubt hat macht einen Deal mit der örtlichen Bankfiliale, wechselt die 75€ (welche in Wirklichkeit 150$ wert sind) bei einer Bank in 100$ um und schickt einen Brief an seinen Kollegen Dieb B, welcher das Kind B' mit den 25€ noch nicht ausgeraubt hat. Da Dieb A beim Umtausch auf 50$ verzichtet hat machte er beim Deal aus, beim einem späteren Tausch 50$ mehr bekommen zu können.

Dieb B kann deshalb nun theoretisch einen Wechselkurs bei der Bank vereinbaren, welche ihm dann nach Ausraub des Kindes 100$ für die 25€ gibt(welche in Wirklichkeit nur 50$ wert sind).
Der Gesammtbetrag von 100€ ist nach wie vor 200$ wert, die Bank hat somit nichts verloren.
Damit wurde dann der Wert des Kindes A' auf das Kind B' übertragen, obwohl die beiden Kinder keinerlei Kontakt miteinander hatten.
Das ist physikalisch durchaus möglich, da der Brief ja mit weit unter Lichtgeschwindigkeit befördert wurde.
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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Marcel » 7. Okt 2015, 17:21

@skaltek
Hab ich das richtig verstanden: Man kann nur eins der Beiden Kinder wissen? bzw wenn man eins weiß, weiß man das andere. Die Kinder wissen dann nicht wie viel Geld insgesamt da war, aber wir als Beobachter schon?
Es ist ein bisschen schwer, wird also ein Teilchen verändert, wird festgelegt wie das weit entfernte Teilchen ist. Oder ist es bereits vorher so, und verändert sich mit dem 1.
Wie wird es mathematisch beschrieben, vielleicht hilft das :P
Mit freundlichen Grüßen
Marcel

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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von positronium » 7. Okt 2015, 18:30

Marcel hat geschrieben:Es ist ein bisschen schwer, wird also ein Teilchen verändert, wird festgelegt wie das weit entfernte Teilchen ist. Oder ist es bereits vorher so, und verändert sich mit dem 1.
Wie wird es mathematisch beschrieben, vielleicht hilft das :P
Zur Mathematik kannst Du hier lesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Quantenverschr%C3%A4nkung
Man kann sagen, dass die beiden Wellenfunktionen der beiden Teilchen (A und B) voneinander abhängig sind - sie sind verschränkt. Wenn man das Teilchen A misst, geht dessen Wellenfunktion in einen zufälligen ihm möglichen Eigenzustand über, und ist nicht mehr von der Wellenfunktion von B abhängig. Das bedeutet gleichzeitig, dass die Wellenfunktion von B auch nicht mehr von der von A abhängig sein kann. Dann ist also die Verschränkung aufgehoben. D.h.: Bis zur Messung von A oder B ist der Zustand beider Teilchen noch nicht festgelegt. Erst durch Messung wird dieser eingenommen, z.B. A: spin up, und Teilchen B kann dann nur noch spin down annehmen.

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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Skeltek » 8. Okt 2015, 20:12

Marcel hat geschrieben:Hab ich das richtig verstanden: Man kann nur eins der Beiden Kinder wissen? bzw wenn man eins weiß, weiß man das andere. Die Kinder wissen dann nicht wie viel Geld insgesamt da war, aber wir als Beobachter schon?
Ja, mehr oder weniger. Habe es versucht das Beispiel zu vereinfachen. Nur wenn man die Gesammtsumme kennt, kann man bei der Messung von A' darauf schließen, welchen Zustand B' hat.
Die Messung von A' legt automatisch fest, welchen Zustand B' überhaupt noch haben kann.
A kann (wenn er die Gesammtsumme kennt) beim Messen von A' sofort wissen, welchen Zustand B an B' messen wird. Trotzdem kann er durch das Verändern von A' keine Informationen auf B' übertragen, ausser er hat einen seperaten Datenkanal, wo zusätzlich Informationen an B versendet werden. Messen ist ein passiver Vorgang, auf dessen Resultat man keinen Einfluss hat.
Man kann höchstens die Messteilchen mit der gewünschten Eigenschaft aus dem großen Strom an Messteilchen herausfiltern.

Ich kann nur wiedergeben, wie ich es selbst verstanden habe oder interpretiere, wieviel der Berichte reisserische Pressewerbung ist und inwieweit die Experimente akkurat beschrieben weiss ich leider nicht.
Nur mal angenommen:
Du verschränkst Photonen in Paare A' und B' und schießt die Teilchen bei A einzeln auf ein Messobjekt bzw Bild; bei B kommen die verschränkten Teilchen B' auch einzeln an.
Wenn das Teilchen A' mit dem Messobjekt kollidiert(zufallsabhängig), dann öffnest du einen Filter vor dem Photofilm B und gibst dem dortigen verschränkten Photon B' die Chance auf dem Photofilm B aufzuschlagen.
Wenn das Teilchen A' nicht mit A kollidiert(zufallsabhängig), dann lässt du den Filter vor dem Photofilm B geschlossen und machst keine Aufnahme davon.
So kannst du auf dem Photofilm B ein Bild aufnehmen, obwohl die dortigen Photonen nie mit dem Messobjekt zusammengetroffen sind (man hat ja bewusst die Photonen selektiert die durch dürfen, also eigentlich aktiv gemalt).
Weshalb man dafür Quantenverschränkung braucht ist mir ein Rätsel, letztlich werden die Sachverhalte so mathematisch durch die Terminologie und Formalismen beschrieben, dass der eigentliche Zusammenhang des Experimentes oft für Hobbyphysiker verschleiert wird.

Vor kurzem gab es aber ein inzwischen patentiertes Verfahren, bei dem die Teilchen A' nicht gemessen werden müssen, damit die Teilchen B' einen Abdruck auf B hinterlassen können.
http://www.spiegel.de/wissenschaft/tech ... 88400.html
Spiegel online hat geschrieben: Bei allen früheren Experimenten seien die Photonen detektiert worden, die mit dem Objekt interagiert hätten. "Bei unserem Experiment gibt es eine solche Verbindung nicht."
Allerdings fehlen mir hier massiv Informationen um die genaue Funktionsweise nachvollziehen zu können, deshalb kann ich mir das kein Urteil bilden. Bin auch nicht bereit 30€ nur für den Artikel auf nature.com zu zahlen.
Bisherige Experimente dieser Art beinhalteten bisher immer eine separate Auswertung darüber, welche Photonen A' mit A kollidiert haben und welche nicht - was bisher lediglich ein Scannen und anschließend Abbilden des gescannten Bildes mit den korrelierten Photonen bedeutet hat (Das Prinzip Scannen & anschließend Drucken krieg ich auch mit meinem PC-Laserdrucker hin - nur mit dem Unterschied, dass die schreibenden Photonen nicht mit den scannenden Photonen verschränkt sind).
Wie das ohne Auswertung der Kollisionen von A' funktionieren soll weiss ich nicht. Jedenfalls gibt der Abschlusskommentar am Ende solcher Artikel immer Auskunft darüber, dass eine überlichtschnelle Übertragung von Information so nicht möglich ist.
Sonst wäre es ja möglich, bei B sofort Informationen darüber zu erhalten, was bei A eigentlich gescannt worden ist.
Habe persönlich kein Experiment gesehen, bei dem nicht entweder ein separater Datenkanal benutzt wird um Informationen zu übertragen oder eine Rückkopplung des Objektes bei A auf die Versuchsanordnung ausgeschlossen werden kann.
Marcel hat geschrieben: Es ist ein bisschen schwer, wird also ein Teilchen verändert, wird festgelegt wie das weit entfernte Teilchen ist. Oder ist es bereits vorher so, und verändert sich mit dem 1.
Das ist schon immer die große Frage gewesen in der Quantenphysik, ob etwas schon so ist bevor man hinsieht oder erst beim hinsehen.
Gerade deshalb gibt es die vielen Theorien zum Kollaps der Wellenfunktion bzw Viele-Welten-Theorien usw.

ps: Habe eben gesehen, dass es bereits eine Theorie gibt die meiner Vorstellungsweise von dem Ganzen ziemlich gut entspricht:
https://de.wikipedia.org/wiki/De-Broglie-Bohm-Theorie
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Re: Quantenbeamen - neuer Rekord

Beitrag von Marcel » 9. Okt 2015, 08:47

Also, hat das ganze recht wenig mit der Teleportation im engeren Sinne zutun, nur mit Ermittlung von Zuständen. :D
Die links Skaltek schau ich mir nachher an, im Hörsaal ist es grad etwas schwer :D
Mit freundlichen Grüßen
Marcel

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