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Quantenverschränkung, Quantenteleportation und Manipulation von Photonen 21 11. 2020 09:22 #79353

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Guten Morgen!

Ich habe vor einiger Zeit ein (populärwissenschaftliches) Buch über Quantenphysik gelesen und war daraufhin so fasziniert, dass ich noch viele weitere Publikationen zu dem Thema gelesen habe. Dabei sind mir (kein Naturwissenschaftler) einige Fragen gekommen, die ich durch Literaturstudium allein nicht sicher lösen konnte, aber die mich seitdem beschäftigen. Bei meiner Suche im Internet bin ich auf dieses Forum gestoßen und hoffe, dass mir vielleicht jemand weiterhelfen kann.

1. Photonen können miteinander verschränkt werden, wenn sie gemeinsam erzeugt werden. Kann man auch diese verschränkten Photonen erneut mit anderen verschränken? (soweit ich es verstanden habe, geht das offenbar) Wenn ich nun ein System von vielen miteinander verschränkten Photonen hätte, wären alle in einer Superposition. Wenn ich nun eines dieser Photonen messe, würde ich dann die Verschränkung des Gesamtsystems aufheben oder nur die zwischen zwei verschränkten Photonen? Konkret: a und b seien miteinander verschränkt, zusätzlich wird b mit c verschränkt. Hebt die Messung von c nun auch die Verschränkung von a und b auf?

2. Falls dies nicht so wäre: Wüsste ich dann nicht über die Messung von c auch den Zustand von a, da a = b aufgrund der Verschränkung?

3. Kann man ein Teilchen a so manipulieren, dass man es in einen bestimmten (bekannten) Zustand bringt, ohne dass man es misst und damit die Verschränkung mit dem Teilchen b aufhebt?

4. Quantenteleportation: Verstehe ich es richtig, dass hier die Eigenschaften eines Teilchens auf ein anderes, entferntes Teilchen übertragen werden? Sind die Eigenschaften des zu übertragenden Teilchens dabei vor der Teleportation bekannt?

5. Gibt es in der Natur auch "natürliche Verschränkungen" von Teilchen? Falls ja: Könnte man diese nicht nutzen, um Informationen zu übertragen?

Für jede Antwort auf meinen Beitrag möchte ich mich bereits jetzt bedanken. Das Thema finde ich ungeheuer spannend und freue mich, auf dieses Forum gestoßen zu sein.

Dansi

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Quantenverschränkung, Quantenteleportation und Manipulation von Photonen 21 11. 2020 13:05 #79358

Zu 1. Du kannst so viel zusammen verschränken wie Du wills. (Wobei mir nicht klar ist, wie das bei n Photonen gehen soll? Vermutlich mehrfach das Photon teilen?).
Bei der Messung oder besser beim Informationsgewinn verliert sich der verschränkte Zustand. Egal wie viele Teile daran beteiligt sind.

Für den quantenmechanischen Zustand sind alle verschränkten Teilchen nur ein überlagertes Objekt. Komplett egal, wo sich die Teile befinden. Daher kommt ja die spontane "Gleichschaltung" (ich will es explizit nicht Übertragung nennen) der Zustände. Es wird nur ein Zustand auf das Messergebnis gezwungen.

zu 2. Aus 1 ergibt sich, dass dies für alle Teile des verschränkten Zustands so ist.

zu 3 Nein. Genau deswegen funktioniert auch die Frage 5 Nicht. Sobald eine Information (Messung) auf ein Teilchen bringen willst, so ist die Verschränkung aufgehoben. Kommunikation schneller als das Licht ,ist damit nicht möglich. Da eben kein Informationsgewinn aus der Auflösung der Verschränkung gewonnen werden. Da gibt es eine ewig lange Diskussion dazu.

zu 4. Das Wort Quantenteleportation ist sehr unglücklich gewählt. Da wird nix teleportiert! Der verschränkte Quantenzustand ist mit den Photonen bereits an der passenden Stelle. Wie der Kollaps der Wellenfunktion(Verschränkung) statt findet, ist noch nicht geklärt. Da gibt es etliche verschiedene Meinungen innerhalb der Forschung. Das gilt für jeden Quantenzustand. Nicht nur für einen verschränkten Zustand an mehreren Orten. Hier kommen die Themen wie Koppenhagener Deutung, Everett (Viele Welten), Böhmsche Mechanik (Führungswelle) usw.
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Quantenverschränkung, Quantenteleportation und Manipulation von Photonen 21 11. 2020 13:18 #79359

Ich bin zwar kein Fachmann auf dem Gebiet. Zum generellen Verständnis ist darauf hinzuweisen, dass die Verschränkung meist nur bestimmte Eigenschaften betrifft.

Dansi schrieb: 3. Kann man ein Teilchen a so manipulieren, dass man es in einen bestimmten (bekannten) Zustand bringt, ohne dass man es misst und damit die Verschränkung mit dem Teilchen b aufhebt?

4. Quantenteleportation: Verstehe ich es richtig, dass hier die Eigenschaften eines Teilchens auf ein anderes, entferntes Teilchen übertragen werden? Sind die Eigenschaften des zu übertragenden Teilchens dabei vor der Teleportation bekannt?

5. Gibt es in der Natur auch "natürliche Verschränkungen" von Teilchen? Falls ja: Könnte man diese nicht nutzen, um Informationen zu übertragen?

3. Veränderungen des Zustands eines Teilchens können die Verschränkung aufheben.
4. Kennst Du den Artikel bei wiki schon: de.wikipedia.org/wiki/Quantenteleportation
5. Es gibt natürliche Verschränkungen, aber mit Verschränkung kann man keine Information übertragen.
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Quantenverschränkung, Quantenteleportation und Manipulation von Photonen 22 11. 2020 10:36 #79393

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Vielen Dank für eure Antworten!

Ich muss ein wenig darüber nachdenken. Wenn die Verschränkung kein Überträger von Informationen sein kann, was ist dann durch das Wissen um diese Eigenschaft gewonnen? (Wie) kann man das nutzen?

Interessantes Thema, ich verfolge mit Neugier die Neuerungen und Entdeckungen auf diesem Gebiet.

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Quantenverschränkung, Quantenteleportation und Manipulation von Photonen 22 11. 2020 11:56 #79394

Dansi schrieb: Wenn die Verschränkung kein Überträger von Informationen sein kann, was ist dann durch das Wissen um diese Eigenschaft gewonnen? (Wie) kann man das nutzen?

Quantencryptografie ist eine Anwendung.
Man nutzt die Verschränkung um ein gemeinsames Geheimnis (Schlüssel) zu erzeugen ohne das eine von Dritten verwertbare Information über den Schlüssel übertragen werden müsste.

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Quantenverschränkung, Quantenteleportation und Manipulation von Photonen 22 11. 2020 12:21 #79395

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...eine weitere Anwendung wäre Quantum Computing.
Auch hier sind Quantenverschränkung (Konnektivität von Qubits) und Kohärenzzeiten (eine quantenmechanische Überlagerung (superposition) über einen hinreichend langen Zeitraum ungestört aufrecht zu erhalten) entscheidende physikalische Prinzipien.
urknall-weltall-leben.de/forum/6-quanten...tate-of-the-art.html

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