Schneller als das Licht!

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1033-66:

Ich spekulierte, dass möglicherweise das Zerstören des verschränken Zustandes selbst dazu verwendet werden könnte, Information zu übertragen. Könntet ihr mir noch kurz rückmelden, warum das eurer Meinung nach nicht funktionieren kann?

Weil auch durch den Aufbau einer Verschränkung keine Information instantan übermittelbar ist. Wie sollte es dann durch die Zerstörung möglich sein?

M.f.G. Eugen Bauhof

Hallo Eugen,

da ich sowieso immer auf der Suche nach guter Literatur bin, werde ich auf alle Fälle mal auf genannter Seite herumstöbern. Vielen Dank also!

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1033-66:

Ich spekulierte, dass möglicherweise das Zerstören des verschränken Zustandes selbst dazu verwendet werden könnte, Information zu übertragen. Könntet ihr mir noch kurz rückmelden, warum das eurer Meinung nach nicht funktionieren kann?

Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 1033-67:

Weil auch durch den Aufbau einer Verschränkung keine Information instantan übermittelbar ist. Wie sollte es dann durch die Zerstörung möglich sein?

Das "Warum" ist für mich noch immer nicht erklärt - ich erläutere daher nochmals meine Versuchsanordnung:

Ich beginne bei t=0 auf der Erde mit der Versuchsvorbereitung:

Ich lasse zwei identische Photonen eine Versuchsstrecke durchlaufen und messe mit 2 Detektoren, ob Kohärenz oder Dekohärenz vorliegt - schaue mir das Ergebnis aber noch nicht an. In den beiden Strahlengängen liege nichts im Wege, so dass man am Detektor Kohärenz erwarten sollte, weil die "welcher-Weg-Information" auf der Erde nicht abgefragt wurde.

Nun habe ich aber 2 Kopien der Photonen angefertigt, die ich zum Mars schicke. Auf dem Mars werden diese "Kontrollphotonen" erst in 20 min. eintreffen, zum gleichen Zeitpunkt, wie die Marsmission.

Solange die Kontrollphotonen noch zum Mars unterwegs sind, könnte man also die "welcher-Weg-Information" noch immer messen. Aus diesem Grunde finde ich am Detektor auf der Erde nicht die erwartete Kohärenz, sondern Dekohärenz, wenn ich mir innerhalb der nächsten 20 min. das Messergebnis am Detektor anschaue.

Tue ich das aber nicht, sondern warte noch 20 min. mit dem Nachschauen - nämlich solange bis auch die Kontrollphotonen ungehindert auf dem Mars eintreffen, so kann die "welcher-Weg-Information" durch nichts und niemanden mehr ermittelt werden und man findet auf der Erde, gleichermaßen wie auf dem Mars, die erwartete Kohärenz an den jeweiligen Detektoren.

Nun habe ich mit dem Kommandanten der Marsmission aber folgendes verabredet:

"Wenn du (sagen wir mal: etwas eher als die Kontollphotonen) auf dem Mars ankommst, dann ermittele doch bitte die "welcher-Weg-Information" des kurz nach dir eintreffenden Photons!"

Gesagt, getan, der Kommandant kommt auf dem Mars an, ermittelt die "welcher-Weg-Information", die Kohärenz bricht zusammen, was ich nach - sagen wir - 21 min. durch nachschauen am Detektor auf der Erde genauso feststelle, wie der Kommandant auf dem Mars. Instantan weiß ich dann, dass der Kommandant heil auf dem Mars angekommen ist.

Sollte ich nach 21 min. am Detektor auf der Erde allerdings Kohärenz finden, so weiß ich - ebenfalls instantan - dass mit der Marsmission etwas schiefgelaufen ist: Offensichtlich hat der Kommandant nicht, wie verweinbart, die "welcher-Weg-Information" an einem der Kontrollphotonen ermittelt. Vielmehr konnten die beiden Kontrollphotonen die Strecke zu ihren Detektoren auf dem Mars ungehindert passieren.

Es ist also die Information: "War die Marsmission erfolgreich? Ja/Nein" instantan über eine weite Distanz (vom Mars an die Erde) übermittelt worden.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1033-69:

Gesagt, getan, der Kommandant kommt auf dem Mars an, ermittelt die "welcher-Weg-Information", die Kohärenz bricht zusammen, was ich nach - sagen wir - 21 min durch nachschauen am Detektor auf der Erde genauso feststelle, wie der Kommandant auf dem Mars. Instantan weiß ich dann, dass der Kommandant heil auf dem Mars angekommen ist.

Hallo Claus,

Ich habe jetzt nicht darüber nachgedacht, ob alle deine Voraussetzungen stimmig sind, die du in deinem Beitrag vor der obigen Schlussfolgerung gemacht hast. Ich unterstelle mal als vorläufige Arbeitshypothese, dass deine Voraussetzungen stimmen. Ich kommentiere jetzt nur deine obige Schlussfolgerung:

Wenn du am Detektor auf der Erde "nachschaust" - also eine Messung vornimmst -, bricht schon allein deswegen die Kohärenz zusammen. Du kannst nicht unterscheiden, ob dieser Zusammenbruch eine Folge deiner Messung oder eine Folge anderer Geschehnisse ist. Deshalb kannst du keine Information darüber gewinnen, ob der Kommandant heil auf dem Mars angekommen ist.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

Hallo Bauhof,

vielen Dank dafür, dass du dir Zeit nimmst, den Fehler in meinem Experiment zu suchen. Ich glaube auch, dass darin ein Fehler steckt, aber derzeit sehe ich ihn noch nicht, denn es ist doch so:

Wenn man einen Lichtstrahl an einem Strahlteiler teilt und auf zwei verschiedenen Wegen zum Detektor laufen lässt, so findet man am Detektor Kohärenz (Interferenz), wenn die Photonen als identisch betrachtet werden müssen, d.h., wenn man man die "welcher-Weg-Information" nicht ermittelt hat.

Sobald man aber diese Information ermittelt (indem man z.B. ein Messinstrument an einem der beiden Wege aufstellt), so findet man am Detektor Dekohärenz. Das ist es wohl, was du meinst: Die Kohärenz bricht bei jeder Messung zusammen.

Eine Dekohärenz findet man tatsächlich aber auch immer schon dann, wenn die "welche-Weg-Information" noch ermittelt werden könnte!

Immer dann jedoch, wenn es keine Möglichkeit mehr gibt, diese Information zu erhalten, sind die beiden Teilstrahlen ununterscheidbar und damit kohärent. Es findet sich ein Interferenzmuster.

Nun hast du recht, wenn du sagst, dass jede Messung der "welche-Weg-Information" die Kohärenz zusammenbrechen lässt. Allerdings frage ich diese Information zunächst noch gar nicht ab. Die Photonen kommen zwar im Detektor auf der Erde an - ich schaue aber noch nicht nach. Du kennst doch die zahlreichen Experimente, in denen man die "welche-Weg-Information" zunächst experimentell ermittelt und später im Strahlenverlauf wieder löscht. In diesem Fall ist die zunächst verloren geglaubte Kohärenz wieder hergestellt. Ob in einem solchen Fall letztlich z.B. ein Interferenzmuster am Detektor beobachtet wird, hängt nicht von eventuell zwischenzeitlich durchgeführten Messungen ab, sondern allein davon, ob die "welcher Weg-Information" tatsächlich ermittelt wurde.

Auf dem Mars mache ich nun gerade diese Messung der "welche-Weg-Information" davon abhängig, ob der Kommandant dort gut ankommt oder nicht.

Wenn ich nun also 21 min. warte, bis die Ankunft (aus meiner Sicht) geschehen ist, so gibt es m.E. zwei Möglichkeiten:

a) entweder der Mars-Kommandant ist gut angekommen und hat die "welcher-Weg-Information" ermittelt. Wenn ich mir nun mein Bild am Detektor anschaue, finde ich keine Interferenzerscheinungen mehr. Die Photonen treten wie Einzelgeschosse auf die Detektorplatte auf und daraus kann ich sofort ersehen: Mars Mission geglückt.

b) oder dem Mars-Kommandant ist etwas zugestoßen und er hatte nicht die Möglichkeit, die "welcher-Weg-Information" zu ermitteln. In diesem Falle ist die "welcher-Weg-Information" unwiderbringlich verloren und beide Teilstrahlen sind auf immer ununterscheidbar. Daher werde ich auf der Erde beim Nachschauen ein Interferenzbild beider Teilstrahlen beobachten. Und sobald ich das Interferenzbild sehe, weiß ich: Dem Kommandant ist etwas zugestoßen.

hallo Claus,

Frage:
wie Astronaut von Mars mit seiner Messung ermittelt den "richtigen Photonen", also von uns ausgestrahlten und nicht von einem entfernten Stern? und wie du will den zweiten Photon 20 min halten auf die Erde ohne Wechselwirkung mit was auch immer?

Zweitens: die wahrscheinlichste Variante ist, dass der ausgestrahltes Photon schon von sein Ankunft wird in einer Wechselwirkung mit Atomen in extraplanetarem Raum treten.

Zitat:

Eine Dekohärenz findet man tatsächlich aber auch immer schon dann, wenn die "welche-Weg-Information" noch ermittelt werden könnte!

Was meinst du damit?

Zitat:

Immer dann jedoch, wenn es keine Möglichkeit mehr gibt, diese Information zu erhalten, sind die beiden Teilstrahlen ununterscheidbar und damit kohärent. Es findet sich ein Interferenzmuster.

Warum die Ununterscheidbarkeit verknüfst du mit der Kohärenz? Die Kohärenz stammt aus Wellencharakter der Photonen, bzw. eines Photonen.

Zitat:

Nun hast du recht, wenn du sagst, dass jede Messung der "welche-Weg-Information" die Kohärenz zusammenbrechen lässt. Allerdings frage ich diese Information zunächst noch gar nicht ab.

Aber es ist keine Information, in dem Sinne, dass es etwas unbekanntes mir ermittelt. Information ist die ermittelte Länge, Frequenz und s.w. Wir wissen, dass Photon verweilt sich als Welle. Die Interferenzmuster ist Beweis dafür.
Allerdings schon auf der Fläche, auf der Interferenzmuster erzeugt wird, wird die Dekohärenz stattfinden. Weil die Photonen werde von Elektronen absorbiert, angeregt. Die ihrerseits werden wieder Photonen austrahlen u.s.w.

Zitat:

Die Photonen kommen zwar im Detektor auf der Erde an - ich schaue aber noch nicht nach.

Du folgst der zara.t, in dem nicht der Messung - die Beobachtung stellst als Ursache der Dekohärenz. Der Fakt der Dekohärenz in Messinstrument passiert unabhängig von dem, ob du es beobachtest oder nicht. Du kannst es konstruiren, dass Messresultat wird aufgeschrieben, du kannst vergessen es zu gucken, du kann viel später es ablesen. Messvorgang und die stattgefundene Dekohärenz ist unabhängig von einer Person, ausser der Tatsache, dass Messinstrument ist von einem Subjekt - eienm Beobachter konstruiert worden.

Zitat:

Du kennst doch die zahlreichen Experimente, in denen man die "welche-Weg-Information" zunächst experimentell ermittelt und später im Strahlenverlauf wieder löscht. In diesem Fall ist die zunächst verloren geglaubte Kohärenz wieder hergestellt. Ob in einem solchen Fall letztlich z.B. ein Interferenzmuster am Detektor beobachtet wird, hängt nicht von eventuell zwischenzeitlich durchgeführten Messungen ab, sondern allein davon, ob die "welcher Weg-Information" tatsächlich ermittelt wurde.

"zunächst verloren geglaubte Kohärenz wieder hergestellt"... Es ist interesssant. kannst du eventuell Quelle angeben?
M.e. du schmeist hier in Topf viele unabhängige Experimente zusammen. Ein Photon wir können messen nur durch eine Wechselwirkung mit Instrument. Eine Wechselwirkung, in der der genante Photon geht es verloren. Wenn Kohärenz wird wieder hergestellt, bezieht sie nicht auf gemessenes Photon - er ist verloren. Es beziet sich auf neu emitiertes Photon.

Gruß,
Irena

Hallo Irena,

Quellen des sogenannten "Quantenradiererexperiments" im Original:

M.O.Scully & al. Nature 351 (1991) 111
P.G. Kwait Physical Review A 45 (1992) 7729
X.Y. Zhou & al. Phys. Rev. Lett. 67 (1991) 318

m.E. sehr allgemeinverständlich dargestellt in

Paul Davies Die Unsterblichkeit der Zeit Heyne Verlag, ISBN 3-453-14846-0 , Kap.7, S.250 - 271


In diesem Foum hat es hierzu schoneimal eine Diskussion gegeben: vgl. z.B. Beitrag-Nr. 335-10

Gruß, Claus.