Verschränkung (von Photonen)

[Eyk van Bommel]

Zitat von pauli

Ist denn die Quantenfluktuation so viel realer als z.B. viele Welten?

Quantenfluktuation ist in Quantenphysik beschrieben und vorhergesagt worden, bevor man sie gemessen hat. Sie kann „jeden Tag beobachtet“ werden, und spielt in manchen quantenphysikalischen Vorgängen eine wichtige Rolle. Elektronen haben ständig mit den „Dingern“ zu tun! Sie umgeben sie wie Schmeißfliegen ein Haufen “Quantenkake“
Sie sind also reale Erscheinungen aus dem Nichts! So wie wir alle!

Erklären warum die VT da sind und wie genau sie aufgebaut sind kann ich auch nicht!
Viele Dimensionen kann ich akzeptieren, den Kennste drei, Kennste alle! Wenn es 3 gibt kann es auch n geben, dafür gibt es kein Gesetzt. Viele Welten? Finde ich an sich eine wunderschöne Idee, die viele Möglichkeiten ergibt. Aber sie entspricht nicht meiner Erfahrungswelt. Ich sehe 3 Dimensionen und weis nicht was sie sind, also kann es mehr geben. Ich sehe nur eine Welt und gehe nicht davon aus das eine parallele Welt dazu gibt. Weitere Universen: Ja; Parallel: Noch nicht!

[dressler]

Hallo,

ich möchte nochmal mit einem stark vereinfachten Beispiel meine Gedanken zu verschänkten Photonen verdeutlichen. Ich weiß noch nicht viel über lokale verborgene Variablen usw. Aber vielleicht kann mir jemand erklären, was gegen folgendes Beispiel spricht:

Angenommen man befindet sich in einer Quizshow, in der man die Wahl zwischen zwei Toren hat. Hinter einem Tor ist der Gewinn, hinter dem anderen die Niete. Es ist bekannt, dass es niemals Gewinne hinter beiden Toren gibt, und auch niemals hinter beiden Toren eine Niete. Wenn ich also ein Tor öffne, weiß ich automatisch, was in dem anderen ist. Natürlich weiß ich vorher nicht, hinter welchem Tor der Gewinn ist, insofern ist das Ergebnis der "Messung" zufällig. Öffne ich aber das eine Tor, weiß ich immer, was in dem anderen ist - ganz ohne Informationsübertragung mit einer Geschwindigkeit >c und auch ganz egal, wie weit das zweite Tor weg ist.

Wo ist also der denkfehler? Geht es also nicht auch ohne die "spukhafte Fernwirkung"?

[Quantenmechaniker]

Zitat von Gandalf

Zu diesem Ergebnis kommt man nur, wenn man Erklärungen sucht und sich nicht mit abstrakten mathematisch- statistischen Wahrscheinlichkeitsrechnungen zufrieden geben will.

Ach so, nur für eingeweihte. Dann ist es ja wirklich esoterik

Entschuldige, aber das ist keine Basis für Diskussionen: Alle die nicht deiner Meinung sind, sind also Betonköpfe, die keine Erklärungen suchen

Zitat von Gandalf

"Dekohärenz" ist für mich auch nur so eine euphemistische Umschreibung, von etwas was manche nicht erklären (können) wollen.

Im Gegenteil. Die Dekohärenztheorie wird von vielen experimentellen Quantenoptikern bevorzugt, die hart daran arbeiten, den Vorgang nachzuweisen.

Aber da du alles schon weißt, möchte ich deine Gedanken nicht mit anderen Ideen belasten.

Schönen Tag noch,
Joachim

[Quantenmechaniker]

Hallo dressler,

Zitat von dressler

Wo ist also der denkfehler? Geht es also nicht auch ohne die "spukhafte Fernwirkung"?

das ist kein Denkfehler. Genau das ist Korrelation.

Du kannst damit aber keine Information übertragen. Stell dir vor, zwei Brüder haben je einen Setzkasten mit Kugeln hinter kleinen Türchen. Wenn in einem speziellen Fach des einen Bruders eine rote Kugel ist, ist in dem selben Fach des anderen eine weiße. Nun trennen sich die beiden jeweils mit ihrem Kasten und wollen Information austauschen. Wie sollen sie das Machen? Bruder A öffnet Tür ein und sieht eine weiße Kugel und weiß damit, dass Bruder B dort eine rote Kugel hat.

Schön und gut. Aber Informationen können die beiden nicht austauschen, sie haben nur verschränkte Informationen von Setzkastenbauer mitbekommen.

Gruß,
Joachim

[dressler]

Ok. und jetzt noch mal zu der allerersten Ausgangsfrage. Beide Brüder haben eine Kugel bei sich; sie wissen zwar noch nicht welche Kugel sie jeweils bei sich haben, aber sie wissen auch, dass die Farbe der Kugel in ihrem Kasten sich nicht verändern wird. Sie steht von Anfang an fest! Wenn sie ihren Kasten öffnen, und die Kugel sehen, wissen sie, dass diese Kugel von Anfang an diese eine bestimmte Farbe hatte. (und nicht etwa eine Superposition aus beiden Farben).
Wieso also könnte die Polaristation verschränkter Photonen zum Zeitpunkt ihrer Entstehung nicht doch schon feststehen? Was spricht dagegen, dass sie festeht, ich aber bloß noch nichts darüber weiß, da ich sie NOCH nicht gemessen hab?

[Quantenmechaniker]

Zitat von dressler

Wieso also könnte die Polaristation verschränkter Photonen zum Zeitpunkt ihrer Entstehung nicht doch schon feststehen? Was spricht dagegen, dass sie festeht, ich aber bloß noch nichts darüber weiß, da ich sie NOCH nicht gemessen hab?

Generell muss man einfach sagen: Die Quantenstatistik spricht dagegen.

Lange Zeit waren sich die Physiker einig, dass man das experimentell tatsächlich nicht unterscheiden kann. Dann kam 1964 Bell mit seinen Ungleichungen und zeigte, dass es tatsächlich andere Korrelationen gibt, wenn die Zustände schon bei der Entstehung festgelegt werden (klassische Korrelation) als wenn sie erst bei der Messung festgelegt werden (Quantenkorrelation).

Diese Korrelationen funktionieren aber nicht mit zwei Farben oder Zuständen. Man muss kompliziertere Korrelationen messen. Zum Beispiel Polarisationszustände, die keinen rechten Winkel bilden.

Leider kann ich zu den Details nichts sagen. Ich habe mit solchen Experimenten selbst noch nicht gearbeitet und deshalb die Gleichungen nicht selbst nachvollzogen. Werde das mal nachholen, vielleicht kann ich dann in ein paar Wochen eine richtige Antwort geben.

Gruß,
Joachim

[quantom]

Vielleicht klingt das nun arrogant, ist aber keinesfalls so gemeint: aufgrund meiner jahrzehntelangen Beschäftigung in der und mit der Physik kriege ich nicht das Gefühl weg, daß hier irgendetwas vergessen, mißinterpretiert, daß falsch geschlossen wird, oder eine Mischung von all dem.

Noch im Jahre 2006 sagt Roger Penrose:". . . Nun, Sie müssen sich
ansehen, was wir über physikalische Gesetze wissen. Unsere heutige Physik ist eine seltsame Mischung aus zwei verschiedenen Vorgehensweisen. Zum einen handelt es sich dabei um die klassische Physik, die sich vereinfacht ausgedrückt mit den großen Objekten beschäftigt. Und dann gibt es noch die Quantenphysik, die komplexer ist - wiederum vereinfacht gesagt. Die Gleichungen der klassischen Physik sind deterministisch, man kann sie von einem Computer berechnen lassen. Dagegen beschreibt die Schrödinger-Gleichung der Quantenphysik nicht, wie sich ein System verhält, dazu muss erst noch ein weiterer Teil der Quantenmechanik hinzukommen - der nicht-deterministische Vorgang des Messens. Aber gemessen wird ja mit einem Apparat, also mit einem physischen Objekt. Warum verhält sich der nicht gemäß der Schrödinger-Gleichung? Das ganze System ist ein Quantensystem, warum verhält es sich nicht gemäß der Schrödinger-Gleichung? Mir scheint, dass etwas fehlt, etwas falsch ist. Denken Sie an das berühmte Gedankenexperiment von Schrödinger, nach dem eine Katze tot und lebendig zugleich ist. Schrödinger selbst fand das lachhaft und dachte, da könne etwas nicht stimmen - auch wenn er es nicht ganz so offen ausgesprochen hat wie ich. Die Quantenmechanik ist in sich nicht konsistent."

Das ist auch meine Meinung, und sie stimmt beispielsweise auch mit der Meinung von Bell überein: bei der Ableitung seiner Ungleichung hat er festgestellt, daß die Ergebnisse des Doppelspaltversuches rein statistisch beschrieben, deutlich andere sein müßten. Sie sind es aber nicht. Also hat er daraus geschlossen, daß es entweder eine Fernwirkung geben müßte, oder die Quantentheorie nicht richtig ist, obwohl sie richtige Ergebnisse liefert, oder die Welt eben ganz anders ist, oder eine Mischung von all dem.

[Quantenmechaniker]

Zitat von quantom

Vielleicht klingt das nun arrogant, ist aber keinesfalls so gemeint:

Nein, das klingt gar nicht Arrogant vor allem nicht deine sehr offene Formulierung:

Also hat er daraus geschlossen, daß es entweder eine Fernwirkung geben müßte, oder die Quantentheorie nicht richtig ist, obwohl sie richtige Ergebnisse liefert, oder die Welt eben ganz anders ist, oder eine Mischung von all dem.

Wir können uns einfach heute nicht auf eine Theorie nebst Interpretation festlegen. Ich verwende im Alltag die standard Quantenmechanik mit Kopenhagener Deutung, weil sie in der Atomphysik hervorragend funktioniert. Aber man hat natürlich immer im Hinterkopf, dass alle unsere Modelle vorläufig sind und weite Bereiche in den Tiefen der Quantenwelt einfach noch unerforscht sind.

Für einen Experimentalphysiker ist das sogar beruhigend: Die Arbeit wird uns so schnell nicht ausgehen

Gruß,
Joachim

[Marco Polo]

Zitat von Quantenmechaniker

Schön und gut. Aber Informationen können die beiden nicht austauschen, sie haben nur verschränkte Informationen von Setzkastenbauer mitbekommen.

Sie können nur die Information über das Messergebnis austauschen. Das aber nur mit maximal c.

Grüssle,

Marco Polo

[Quantenmechaniker]

Zitat von Quantenmechaniker

Leider kann ich zu den Details nichts sagen. Ich habe mit solchen Experimenten selbst noch nicht gearbeitet und deshalb die Gleichungen nicht selbst nachvollzogen. Werde das mal nachholen, vielleicht kann ich dann in ein paar Wochen eine richtige Antwort geben.

Ich hab's mir jetzt mal angesehen. Und zwar das paper von Clauser, Horne, Shimony und Holt (PRL 23, Seite 880 von 1969), Ist gar nicht so kompliziert.

Kurz erzählt, aber nicht vorgerechnet:

Man unterscheidet die quantenmechanische Vorhersage und die klassische Vorhersage.

Quantenmechanisch ist es so, dass zwei Photonen erzeugt werden und ihre lineare Polarisation nicht feststeht. IM ersten Detektor, der den Polaristionswinkel a haben möge, kommt das Photon immer mit der Wahrscheinlichkeit 50% durch. Die Wahrscheinlichkeit, dass das andere durch seinen Detektor mit Pol-Winkel b durchkommt ist Sinus^2(a-b).

Klassisch werden beiden Photonen bereits Polarisationswinkel mitgegeben. Das ist die versteckte Variable, nennen wir sie y. Das erste Photon hat den Pol-Winkel y und kommt mit einer Wahrscheinlichkeit von Cos^2(a-y) hindurch, das andere hat Pol-Winkel y+pi/2 und kommt mit Cos^2(a-y) hindurch.

Misst man also für viele Photonen, so kommen immer 50% der Photonen durch, da die Integrale über Cos^2 und Sin^2 beide 1/2 ergeben.

Nun kann man aber die Korrelationsfunktionen P(a,b) definieren, Diese sind +1, wenn beide Photonen immer hindurchgehen und -1, wenn immer eins durchgeht und das andere hängen bleibt. (Hier integriert man über alle Werte des Winkels y. Bildet man nun den Betrag der Differenz |P(a,b)-P(a,c)|, also indem man im zweiten Detektor zwei verschiedene Winkel verwendet, so wird aus dem Betrag über zwei Integrale eine Ungleichung und man erhält nach einigen Nebenrechnungen die Ungleichung:

|P(a,b)-P(a,c)|<=2-P(d,b)-P(d,c)
oder
|P(a,b)-P(a,c)|+|P(d,b)+P(d,c)|<=2

Nimmt man dagegen die quantenmechanische Vorhersage, so sind die P(a,b) einfach -Cos(2(a-b)) Nimmt man nun die Winkel a=45 Grad, b=0 Grad, c=22,5 Grad und d=67,5 Grad. So ergeben sich:
P(a,b)=0
P(a,c)=-wurzel(2)
P(d,b)=wurzel(2)
P(d,c)=0
und damit ergibt:
|P(a,b)-P(a,c)|+|P(d,b)+P(d,c)|=2wurzel2>2,8


Zusammenfassung: Klassisch hängt die Korrelation an der von Anfang mitgegebenen Polarisation und ist dadurch beschränkt auf Werte <0. Quantenmechanisch ist die Korrelation stärker, weil der eine Messwert direkt (ohne Umweg) mit dem anderen Messwert korreliert ist und ergibt einen Wert von 2,8...

Vielleicht hilft die Erklärung ja jemanden. Mir hat sie geholfen

Gruß,
Joachim