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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 11.02.21, 12:32
Torsten Torsten ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 11.02.2021
Beiträge: 5
Standard Quantenradierer

Hi zusammen,

bin neu hier und ich muss zugeben ich bin kein Physiker, sonder Informatiker.

Ich möchte den Quantenradierer verstehen. Könnte mir hier jemand helfen, dass wäre super.

Was meinen die in wikipedia mit:
Dabei kann sogar mit einem späten Ein- oder Ausschalten des Quantenradierers scheinbar nachträglich entschieden werden, ob das Quantenobjekt vorher als Welle durch beide Spalte oder als Teilchen nur durch einen Spalt gegangen ist („Delayed-Choice-Experiment“).

Heißt dies, dass sich im Nachhinein, dass gemessenen Muster (ob Interferenz oder nicht) ändert? Nein, oder?

Lieben Dank.
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  #2  
Alt 11.02.21, 15:10
Torsten Torsten ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 11.02.2021
Beiträge: 5
Standard AW: Quantenradierer

Um meine Fragen zu präzisieren.

Wenn sich das Ergebnis (Interferenz oder nicht) nachträglich ändert:
Dann wäre doch eine Informationsübertragung, schneller als Licht möglich.
Beispiel: Es wird von Person A zu Person B dauerhaft verschränktes Licht ausgesendet und einen Teil dieses Lichts bei Person A zeitlich-historisch durch einen Doppelspalt auf dem Beobachtungsschirm gemessen. Ob es interferiert oder nicht.
Person B befindet sich beliebg weit von Person A entfernt und empfängt das verschränkte Licht. Wenn Person B die Messung einschaltet, dann würde sich das doch Augenblick auf die Messung (Intereferenz oder nicht) bei Person A auswirken. In Überlichtgeschindigkeit.


Wenn sich die Werte nicht nachträglich ändern, sondern dies schon vorher antizipiert wird:
Wäre dass dann nicht der Beweis von Determinismus.
Wenn ich zum Beispiel durch einen Hamster bestimmen lasse, ob gemessen wird oder nicht, abhängig davon wo er sich befindet, dann wüsste das Licht ja die Zukunft, ja wie mein Hamster sich bewegen wird.

Und weiter es würde doch zu einer Paradoxie führen, wenn ich verschränktes Licht durch den Doppelspalt schicke und mir die Interferenzen auf dem Beobachtungsbildschirm ansehe und einen anderen Teil davon einmal zum Mars und wieder zurück schicken würde. Würde ich dann bereits am Intereferenzmuster, oder dem fehlenden dieses erkennen ob ich das verschränkte Licht in Zukunft messen werde? Wenn ich ein Interferenzmuster erkenne, kann ich mich dann dennoch dafür entscheiden es zu messen, oder andersrum?
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  #3  
Alt 11.02.21, 16:23
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.645
Standard AW: Quantenradierer

Zitat:
Zitat von Torsten Beitrag anzeigen
Hi zusammen,

bin neu hier und ich muss zugeben ich bin kein Physiker, sonder Informatiker.

Ich möchte den Quantenradierer verstehen. Könnte mir hier jemand helfen, dass wäre super.

Was meinen die in wikipedia mit:
Dabei kann sogar mit einem späten Ein- oder Ausschalten des Quantenradierers scheinbar nachträglich entschieden werden, ob das Quantenobjekt vorher als Welle durch beide Spalte oder als Teilchen nur durch einen Spalt gegangen ist („Delayed-Choice-Experiment“).

Heißt dies, dass sich im Nachhinein, dass gemessenen Muster (ob Interferenz oder nicht) ändert? Nein, oder?

Lieben Dank.
Hi Torsten,

ich denke, sie wollen lediglich darauf hinaus, dass die Messung am Schirm nicht nur den Ist-Zustand sondern die Historie des Quants (sein vorheriges Verhalten am Spalt) gleich mit festlegt (eine "Eigenheit" der Kopenhagener Deutung).

Gruß,
Uli

Geändert von Hawkwind (11.02.21 um 16:26 Uhr)
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  #4  
Alt 12.02.21, 06:14
Cossy Cossy ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 13.11.2019
Beiträge: 31
Standard AW: Quantenradierer

Deine Frage trifft den wunden Punt der Quantenmechanik
Genau der Teil ist noch nicht verstanden.

Beim Quantenradierer geht es darum, dass nicht einfach eine Messung das Interferenzmuster zerstört.
Wenn Du die Wege-Information nicht auslesen kannst, obwohl eine Messung statt gefunden hat, dann kommt doch wieder ein Interferenzmuster zustande.

Meine Meinung nach ist nicht die Messung, sondern die Information der Messung das entscheidende Merkmal.
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  #5  
Alt 12.02.21, 08:28
Ich Ich ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 18.12.2011
Beiträge: 1.932
Standard AW: Quantenradierer

Meiner Meinung nach ist die Darstellung im englischen Wikipedia verständlicher. Dort wird auch genau auf deine Idee eingegangen.
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  #6  
Alt 13.02.21, 08:12
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 04.10.2014
Beiträge: 2.650
Standard AW: Quantenradierer

Zitat:
Zitat von Cossy Beitrag anzeigen
Deine Frage trifft den wunden Punkt der Quantenmechanik
Genau der Teil ist noch nicht verstanden.

Beim Quantenradierer geht es darum, dass nicht einfach eine Messung das Interferenzmuster zerstört.
Wenn Du die Wege-Information nicht auslesen kannst, obwohl eine Messung statt gefunden hat, dann kommt doch wieder ein Interferenzmuster zustande.

Meine Meinung nach ist nicht die Messung, sondern die Information der Messung das entscheidende Merkmal.
Die Frage ist, wie man “Messung” definiert. Das ist nämlich nicht eindeutig von einer normalen Wechselwirkung zu unterscheiden, sondern erfolgt oft im Sinne eines Zirkelschlusses.

Nach der Dekohärenz sollte es wie folgt funktionieren:

1) Wenn z.B. die “welche-Weg-Information” hinter dem Doppelspalt auf ein zweites Quantensystem übertragen und dieses dadurch mit dem am Doppelspalt interferierenden ersten System verschränkt wird, wird die Interferenz nicht zerstört - vorausgesetzt, ich kann alle beteiligten Systeme weiterhin von der Umgebung isolieren.
2) Wenn ich dieses zweite Quantensystem beobachte, d.h. das Messgerät, mich und meine Umgebung mit diesem zweiten Quantensystem verschränke, dann zerstört dies die Interferenz in dem verschränkten System “erstes plus zweites System”.
3) Grundsätzlich müsste letzteres auch dann gelten, wenn ich mich durch ein makroskopisches Gerät ersetze, d.h. die “welche-Weg-Information” aus dem zweiten System nicht auf mich als Beobachter sondern auf ein makroskopisches Objekt übertrage, z.B. auf einen von zwei Fußbällen (einen je Spalt). Durch die Verschränkung mit von “erstem plus zweitem System” mit den Fußbällen und der Umgebung wird die Interferenz ebenfalls zerstört, ohne dass ich dazu selbst beobachten bzw. die Information aufnehmen müsste.

Man kann diese Dekohärenzeffekte in einfachen Modellen berechnen, jedoch natürlich nicht experimentell nachprüfen, ohne tatsächlich zu beobachten, wodurch natürlich wieder unklar wird, durch welches makroskopische System - die beiden Bälle oder ich selbst - die Interferenz zerstört wird. Wie prüfe ich experimentell nach, was geschieht, ohne das ich beobachte?

Eine Messung wird dadurch jedenfalls einfach erklärbar: die Messung eines Quantensystems entspricht einer Wechselwirkung mit einem makroskopischen System inklusive Umgebung, wobei ersteres mit letzterem verschränkt wird und durch diese Verschränkung effektiv klassisch erscheinende Systeme entstehen. Grund für den Verlust der Interferenzfähigkeit ist die Tatsache, dass diese nur für das Gesamtsystem inklusive Umgebung vorhanden ist, nicht mehr jedoch für für das Teilsystem = das ursprüngliche Quantensystem. Man könnte also weiterhin Interferenz beobachten, jedoch müsste man dazu alle verschränkten Freiheitsgrade kontrolliert zur Interferenz bringen - und das ist praktisch ausgeschlossen. Dieses “Herauspicken” des ursprünglichen Quantensystems kann man mathematisch berechnen, und man erhält dadurch einen sogenannten “gemischten Zustand”, dem die üblichen Interferenzterme fehlen. Diese werden also gerade durch dieses “ Herauspicken” zerstört; man spricht von Dekohärenz.

Quantum erazor, delayed choice etc. werden ebenfalls einfach erklärbar: die Interferenz kommt immer zustande, wenn keine Dekohärenz eintritt. Diese folgt nicht speziell aus einer “Beobachtung” oder “Messung”, sondern aus der Wechselwirkung mit einem beliebigen makroskopischen System und der dadurch folgenden Verschränkung.

Die spezielle Rolle eines Beobachters oder des Auslesens der Information ist damit obsolet, der “wunde Punkt der Quantenmechanik” diesbezüglich gut verstanden, das Erscheinen klassischer = dekohärenter = nicht interferenzfähiger Systeme mathematisch ebenfalls verstanden, der Begriff der “Messung” sinnvoll und definiert, das “Messproblem” zur Hälfte gelöst.

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
eine "Eigenheit" der Kopenhagener Deutung ...
... die wir am besten vergessen, wenn wir etwas verstehen wollen, da sie sich ja gerade dadurch auszeichnet, zu meinen, man müsse oder könne nichts verstehen; und da sie ohne Berücksichtigung der Dekohärenz formuliert wurde und wird, die heute als gesichert gilt.
__________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.

Geändert von TomS (13.02.21 um 08:56 Uhr)
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  #7  
Alt 14.02.21, 21:10
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.645
Standard AW: Quantenradierer

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
...
Zitat:
Zitat von Hawkwind
eine "Eigenheit" der Kopenhagener Deutung ...
... die wir am besten vergessen, wenn wir etwas verstehen wollen, da sie sich ja gerade dadurch auszeichnet, zu meinen, man müsse oder könne nichts verstehen; und da sie ohne Berücksichtigung der Dekohärenz formuliert wurde und wird, die heute als gesichert gilt.
Hmm, ich hatte eine Zeit lang zur gegenteiligen Ansicht geneigt - nämlich, dass Kopenhagen und Dekohärenz in perfekter Übereinstimmung sind - etwa so, wie es der Betreiber dieser Forums-Seiten formuliert hat.

Zitat:
Zitat von www.quanten.de/schroedingers_katze.html
In den letzten Jahren wurde die Kopenhagener Deutung mehr und mehr von der Theorie der Dekohärenz verdrängt. Demnach kollabiert die Wellenfunktion nicht erst durch einen Beobachter, sondern durch Wechselwirkungen des Systems mit der Umgebung. Der Mechanismus der Dekohärenz kann quantenmechanisch beschrieben werden. Die Dekohärenz-Zeit, also die Zeit, die das System zum Kollabieren benötigt, ist umso kürzer, je größer die Masse des Systems ist. Für Schrödingers Katze schafft das Klarheit: Sie muss nur noch unmerklich kurz in einem Überlagerungszustand aus lebendig und tot verharren. Je wohlgenährter sie ist, desto schneller fällt die Entscheidung. Sie braucht keinen Beobachter mehr, der sich ihrer erbarmt und nach ihr sieht.
Bin aber nicht mehr sicher, ob diese Formulierung so wirklich ganz korrekt ist. Du stimmst ihr sicher nicht zu, oder?
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  #8  
Alt 14.02.21, 21:55
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
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Registriert seit: 04.10.2014
Beiträge: 2.650
Standard AW: Quantenradierer

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Hmm, ich hatte eine Zeit lang zur gegenteiligen Ansicht geneigt - nämlich, dass Kopenhagen und Dekohärenz in perfekter Übereinstimmung sind - etwa so, wie es der Betreiber dieser Forums-Seiten formuliert hat.
Leider stimmt das nicht:

Zitat:
In den letzten Jahren wurde die Kopenhagener Deutung mehr und mehr von der Theorie der Dekohärenz verdrängt. Demnach kollabiert die Wellenfunktion nicht erst durch einen Beobachter, sondern durch Wechselwirkungen des Systems mit der Umgebung. Der Mechanismus der Dekohärenz kann quantenmechanisch beschrieben werden. Die Dekohärenz-Zeit, also die Zeit, die das System zum Kollabieren benötigt, ist umso kürzer, je größer die Masse des Systems ist. Für Schrödingers Katze schafft das Klarheit: Sie muss nur noch unmerklich kurz in einem Überlagerungszustand aus lebendig und tot verharren. Je wohlgenährter sie ist, desto schneller fällt die Entscheidung. Sie braucht keinen Beobachter mehr, der sich ihrer erbarmt und nach ihr sieht.
Gemäß Kopenhagen kollabiert die Wellenfunktion in exakt einen Zustand.

Gemäß Dekohärenz kollabiert die Wellenfunktion nicht, sie verzweigt in mehrerer wechselweise unabhängige / unsichtbare Komponenten, wobei jede dieser Komponenten einem möglichen Zustand gemäß Kopenhagen entspricht.

Die Dekohärenz beantwortet ohne weiteres Postulat die Fragestellung, welche Zustände bzw. Komponenten im Zuge einer Messung auftreten können, wie dieser Prozess abläuft und warum diese Zustände wechselweise unsichtbar und stabil bleiben.

Die Dekohärenz beantwortet nicht die Fragen, welcher der möglichen Zustände verbleibt, warum die anderen verschwinden und mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Zustand auftreten kann.

Wenn man weiterhin daran festhalten möchte, dass genau ein Zustand verbleibt, also letztlich ein Kollaps eintritt, dann muss man dies wiederum ohne weitere Erklärung postulieren. Wenn man diesen Kollaps nicht ad hoc postulieren möchte, weil dies letztlich unnötig ist da die Dekohärenz auch ohne Kollaps mit der Beobachtung übereinstimmt, dann muss man stattdessen alle möglichen Komponenten und demnach die Viele-Welten-Interpretation akzeptieren.

Oder man fasst die Wellenfunktion nur als Recheninstrument auf, die nicht die Realität repräsentiert, sondern lediglich unser Wissen über die Realität.
__________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
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  #9  
Alt 15.02.21, 08:22
Timm Timm ist offline
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Registriert seit: 26.03.2009
Ort: Weinstraße, Rheinld.Pfalz
Beiträge: 2.944
Standard AW: Quantenradierer

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Gemäß Dekohärenz kollabiert die Wellenfunktion nicht, sie verzweigt in mehrerer wechselweise unabhängige / unsichtbare Komponenten, wobei jede dieser Komponenten einem möglichen Zustand gemäß Kopenhagen entspricht.
Ist das nicht die MWI Sicht?

Und sollte die Kopenhagener Sicht nicht lauten:

...., wobei eine dieser Komponenten (die einem möglichen Zustand gemäß Kopenhagen entspricht) kollabiert.

Ich bin an einer messerscharfen Definition des Begriffs Dekohärenz gemäß Kopenhagen vs. MWI interessiert.

EDIT Nach der Lektüre von Zeh's Artikel http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/...ieleWelten.pdf denke ich, dass der Vorgang der Dekohärenz unabhängig von Interpretationen ist.
__________________
Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus

Geändert von Timm (15.02.21 um 09:36 Uhr)
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  #10  
Alt 15.02.21, 12:54
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Beiträge: 2.645
Standard AW: Quantenradierer

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Ist das nicht die MWI Sicht?
Diese Frage scheint berechtigt.



Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Ich bin an einer messerscharfen Definition des Begriffs Dekohärenz gemäß Kopenhagen vs. MWI interessiert.

EDIT Nach der Lektüre von Zeh's Artikel http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/...ieleWelten.pdf denke ich, dass der Vorgang der Dekohärenz unabhängig von Interpretationen ist.
Genau. Dekohärenz ist eigentlich keine Interpretation sondern eine Berechnung. Dementsprechend ist der oben von mir zitierte Text auf quanten.de doch recht ungenau.
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