Quantenteleportation praktisch

Von der Genetik bis zur Quantenphysik, von der Atomkraft bis zur Künstlichen Intelligenz. Das weite Feld der modernen Naturwissenschaften und ihrer faszinierenden Entdeckungen und Anwendungen.
Ipsissimus
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Do 28. Aug 2014, 01:05 - Beitrag #1

Quantenteleportation praktisch

Wie fotografiert man eine Katze aus Pappe? Man könnte sie gut beleuchten und zu einer normalen Digitalkamera greifen. Das wäre den Physikern am Wiener Institut für Quantenoptik und Quanteninformation aber zu einfach gewesen. Schließlich beherrschen sie die Kunst der Quantenteleportation.

Und auf diese Weise hat die Arbeitsgruppe um Anton Zeilinger ein Bild der Pappkatze geschossen, ohne das Licht zu erfassen, das auf das Objekt fiel. Dies gelang mithilfe der sogenannten Quantenverschränkung: Die Forscher erzeugten Paare miteinander verschränkter Photonen. Ein Lichtteilchen leiteten sie auf die Pappkameradin, seinen Zwilling auf einen Lichtsensor.


http://www.spiegel.de/wissenschaft/tech ... 88400.html

hmm, sehe ich das richtig/falsch, dass es eng wird für die Lichtschranke, wenn sich das so bestätiogen sollte? Das riecht förmlich nach Informationsübertragung ohne Zeitverlust, also mit Überlichtgeschwindigkeit.

Traitor
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Do 28. Aug 2014, 12:28 - Beitrag #2

Tja, als ich das bei SpoN gelesen habe, war mein Gedanke auch "wenn das so stimmt, würde es instantane Informationsübertragung bedeuten". Das Problem ist leider nur, dass SpoN folgenden Aufbau diskutiert:
zeilinger2014_spon.png

Aber was im echten Artikel (Nature, arXiv, Bild aus der arXiv-Version) beschrieben wird:
zeilinger2014_orig.png


In der realen Version werden gleich lange optische Wege mit und ohne Objekt benötigt, an der Kamera kommt Information also erst genau dann an, wenn auch Licht vom Objekt dort hätte ankommen können. Der weiterhin phänomenale Trick ist, dass in Teilchenbetrachtung tatsächlich kein Licht vom Objekt zur Kamera fliegt (siehe nach unten abgelenkter roter Pfeil), aber durch geschickte Doppelverschränkung die Information trotzdem ankommt - mit den genannten möglichen Anwendungen für wellenlängenverschiedene Untersuchung und Abbildung. Aber die Lichtgeschwindigkeitsgrenze wird wieder mal sauber eingehalten.

Die Details, warum der tatsächliche Aufbau funktioniert, versuche ich auch gerade noch nachzuvollziehen - Nature-Artikel sind leider immer so unsäglich kurz, dass das auch als "fachfremder Physiker" nicht gerade einfach ist. Die wesentlichen Tricks sind aber der zweite Pfad mit zweiter Verschränkungspaarerzeugung, die erwähnte gleiche optische Weglänge, Einzelphotonendetektion und die Ununterscheidbarkeit der Wege mit und ohne Objekt. Die Kamera detektiert immer ein einzelnes Photon, weiß aber nicht, auf welchem Weg und aus welchem Kristall es kommt - aber der Gesamtquantenzustand, der vor der Einzelphotondetektion vorliegt, umfasst die Information aller Möglichkeiten, also aller Wege, und damit auch über das Objekt. Dadurch, dass man am Ende nur ein Photon mit einer von zwei möglichen Wellenlängen detektiert, während das Objekt nur mit der anderen Wellenlänge interagiert haben kann, sieht man zwar die Katze, ohne sie mit genau so einem Photon "berührt" zu haben. Aber der Gesamtquantenzustand hat eben keine eindeutige Wellenlänge und hatte doch mit ihr interagiert.

(Und "Optische Weglänge" heißt übrigens dasselbe wie "Lichtlaufzeit", also kein reiner Zollstock-Abstand zweier Bauteile, sondern auch Ausgleich der Brechungseffekte in Linsen, Katzen etc.)

Ipsissimus
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Do 28. Aug 2014, 12:55 - Beitrag #3

apropos Katze, könnte man das Konzept verwenden, um Schrödingers Katze zu knacken?

Traitor
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Fr 29. Aug 2014, 11:35 - Beitrag #4

Was genau meinst du? Einfach, ob man mit verschränkten Doppelphotonen in den Karton gucken kann, "ohne rein zu gucken"? Das könnte man ja auch ganz banal mit Röntgenstrahlen. Oder etwas komplizierteres mit verschränkter Katze?

Ipsissimus
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So 31. Aug 2014, 17:09 - Beitrag #5

die Röntgenstrahlen würden doch aber den Bedingungen des Experiments zuwider laufen, da der Behälter wechselwirkungsfrei zur Umgebung gedacht ist, oder sehe ich das falsch? Und ja, ich dachte mir, man könnte vielleicht eine Aparatur integrieren, die in Abhängigkeit von einem Zufallsgenerator eine Verschränkung im Behälter erzeugt, von der ein Teil die Katze "vermisst" und der andere Teil nach draußen "tunnelt".


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