Quanten und Information

[photino]

Zitat von Alex

In der Quantenmechanik wird immer häufiger der Begriff Information benutzt und die Informationserhaltung postuliert. Leider habe ich bisher keine klare Definition gefunden, was genau in der Quantenmechanik mit Information gemeint ist.

[...]

Meine Fragen an dieses Forum nun:

1. Weiß jemand von euch, wie genau der Begriff der Information in der Quantenmechanik definiert ist?

2. Wie leitet sich daraus das Postulat der Informationserhaltung ab?

3. Hat Prof. Ganteför in seinem Film und Buch einen Denkfehler gemacht, oder liegt der Fehler in meinen Gedanken?

Ich glaube nicht, dass Information in der Quantentheorie ein hilfreicher Begriff ist.
Man kann zwar nach Shannon Information durch den statistischen Operator rho ausdrücken als -Tr( rho × ln rho ), und diese Größe bleibt bei unitärer Entwicklung erhalten. Die zeitabhängige Schrödinger-Gleichung ist aber nicht die ganze Wahrheit. Die reale Welt lässt sich mit unitärer Entwicklung allein nicht beschreiben. Warum sonst sollte in den Axiomen der Quantenmechanik von "Messung" und der Bornschen Regel die Rede sein?

[Geku]

Zitat von Alex

Weiß jemand von euch, wie genau der Begriff der Information in der Quantenmechanik definiert ist?

In der Quantenmechanik wird Information oft als die Menge an Wissen über ein quantenmechanisches System definiert, die durch eine bestimmte Messung gewonnen werden kann. Diese Definition kann je nach Kontext variieren und verschiedene Interpretationen haben, einschließlich der quanteninformationstheoretischen Perspektive, die sich mit der Kodierung, Übertragung und Verarbeitung von Information in quantenmechanischen Systemen befasst.

Vielleicht bringen die beiden Links etwas Licht ins Dunkle:

https://youtu.be/mkf20lYYamM?si=PlNp9ST3_5E9CoTS

Die Bezeichnung von Information als fünftem Zustand der Materie (neben fest, flüssig, gasförmig und Plasma) halte ich für gewagt. Die ersten drei Zustände schließen sich gegenseitig aus, während Information unabhängig von diesen Aggregatzuständen ist. Vielmehr ist Information eine Beschreibung dieser vier Zustände.
Warum sollte bei der Annihilation von Teilchen und Antiteilchen zusätzlich Infrarotstrahlung in Form von Information abgegeben werden? Der ursprüngliche Impuls, der den Bewegungszustand der Teilchen beschreibt, könnte sich direkt auf das Spektrum der Gammastrahlung auswirken. https://de.wikipedia.org/wiki/Annihilation

https://youtu.be/Ba7bALHHN8Q?si=TftEJaRzmUFzUdfq

Verschiedene Quantenzustände, wie zum Beispiel Spin Up und Down, repräsentieren Information in einem Quantensystem.

Das Pauli-Prinzip besagt, dass sich Fermionen in einem Quantensystem nicht im gleichen Quantenzustand befinden dürfen. Die Quanteninformation ist für die Ausbildung der Elektronenschalen um das Atom verantwortlich und das Pauli-Prinzip liefert hierfür die notwendigen Informationen.

Die Heisenbergsche Unschärferelation zeigt die Grenzen für die Information über Ort und Impuls eines Quantenobjekts auf. Wenn der Ort eines Teilchens genauer bestimmt wird, erhöht sich die Unsicherheit im Impuls und umgekehrt. Ort und Impuls sind Informationen über das Teilchen, die unter anderem den Ausgang des Doppelspaltexperiments bestimmen.

Auch bei der Verschränkung von Quantenobjekten spielt Quanteninformation eine Rolle.

Bei der Quantenteleportation (auch 'Beamen' genannt) wird Information von einem Quantenobjekt auf ein anderes übertragen.

Quanteninformation spielt eine tragende Rolle bei der Realisierung von Quantencomputern.

Es ist schwer vorstellbar, wie die Welt ohne Information im Quantenbereich aussehen würde.

Quantentheorie ist eine statistische Theorie (zweites Video 9:35). Einzelne Quantenobjekte verhalten sich rein zufällig. Anton Zeiler schließt eine unter der Quantentheorie liegenden Theorie nicht aus. Wenn man diese Idee weiter spinnt, dann könnte das "Kosmisches Bewusstsein" über diesen Zufall in das Weltgeschehen eingreifen. Niemand würde so einen Eingriff direkt bemerken. Man denke nur an Schrödingerskatze, bei der Leben oder Tod, durch einen quantenmechanischen Zufall bestimmt wird. Man sollte sich das Video unter diesem Aspekt ein zweites Mal ansehen.

[sirius]

Zum Thema Quantenphysik und KI gibt's einen interessanten Vortrag aus dem Deutschen Museum in München

Lukas Heinrich: Wie KI die Quantenwelt entschlüsselt

https://www.youtube.com/live/kMWM87H...qxSpZsIbIpB-Yg

Lukas Heinrich ist Professor für Theoretische Physik an der TU München

[Geku]

Zitat von sirius

Zum Thema Quantenphysik und KI gibt's einen interessanten Vortrag aus dem Deutschen Museum in München

Lukas Heinrich: Wie KI die Quantenwelt entschlüsselt

https://www.youtube.com/live/kMWM87H...qxSpZsIbIpB-Yg

Lukas Heinrich ist Professor für Theoretische Physik an der TU München

Vielen Dank für diesen interessanten Link! Er zeigt, wie Neuronale Netze bei der Auswertung von Teilchenspuren bei CERN-Experimenten eingesetzt werden (können).

Die KI eliminiert Verschiebungen und Drehungen aus den Messergebnissen und vergleicht die reduzierten Messdaten mit den gesuchten Mustern. Sie (Messdaten) könnten Spuren eines gesuchten Teilchens oder eines Zerfallsprodukts davon enthalten.