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Freitag, 15. März 2013

Rätselhafte Quantenwelt - Teleportation, Quantencomputer und mehr

In einem informativen Film erklärt u.a. Anton Zeilinger die Welt der Quanten. Die klassische Physik der newtonschen Mechanik  wurde durch die Quantentheorie erschüttert. Anders als bis dahin angenommen, lassen sich Ereignisse nicht genau vorausberechnen. In der Welt der kleinsten Teilchen regieren die Gesetzte der Wahrscheinlichkeit und des Zufalls.

Weltweit sind einige tausend Forscher seit mehr als 30 Jahren auf der Suche nach einer Formel, mit der die Bewegung der Teilchen berechnet werden kann.
Laut Anton Zeilinger benötigen wir dazu eine andere Sichtweise. Raum und Zeit sind nicht der Hintergrund der Welt; sie sind Akteure und nicht das Spielfeld.
Im Reich der Quanten sind Dinge möglich, die weit über das menschliche Denken hinausgehen. Selbst das Vakuum ist nicht leer, sondern potentielle Energie.

Licht beispielsweise besteht aus Photonen und Lichtquanten, die sich völlig anders als andere Objekte des täglichen Lebens verhalten. Die Quantenmechanik nimmt keinen Grund an, sondern geht vom  objektiven Zufall aus. 
Der Welle-Teilchen-Dualismus zeigt, dass Quanten sich bis zum Zeitpunkt der Messung im Schwebezustand befinden.
Die Quantentheorie sagt, dass es prinzipiell unmöglich es, gewisse Dinge vorauszusagen. So kann man nicht im Voraus bestimmen, welches Lichtquantum durch einen Spiegel hindurchgeht und welches reflektiert wird. Woher aber weiss das eine Photon, was das andere macht? Kommunizieren sie miteinander?

Wenn ein energiereiches Photon in zwei schwächere zerfällt, dann sind diese im Zustand der Verschränkung gefangen. Will das eine in die eine, wird das andere in die andere Richtung gehen.  Einstein prägte hierfür den Begriff der spukhaften Fernwirkung (Einsteins Spuk).
Quantencomputer sollen spukhafte Fernwirkung nutzen. Der Quantencomputer benötigt für die Darstellung eines Bit nur ein einziges Atom. Heute benötigt man dafür in Chips noch immer viele Atome. 
Lassen sich auch größere Objekte als Photonen verschränken? Obwohl auch große Strukturen quantenmechanische Eigenschaften haben, ist dies noch nicht gelungen.  

Was geschieht im Augenblick der Teleportation?  Es wird keine Masse, sondern es werden nur die Eigenschaften der Photonen übertragen. So kann mithilfe zweier verschränkter Photonen ein drittes teleportiert werden. Handelt es sich dann noch um das gleiche oder um dasselbe Photon? Im Reich der Quanten macht dies keinen Unterschied. Die Eigenschaften eines Teilchens bestimmen seine Identität. 
Gegenstände können daher nicht, wohl aber deren Eigenschaften teleportiert werden. Mittels Quantenteleportation lässt sich der Quantenzustand von einem System auf das andere übertrragen, ohne dass die Information ausgelesen werden kann und einen bestimmbaren Weg nimmt.

Alles was Menschen wahrnehmen, lässt sich als Energie beschreiben. Das Nichts ist demnach pulsierende Wahrscheinlichkeit. Alles entsteht aus dem Nichts.
Die Weltformel fehlt nach wie vor. Das eigentliche Problem ist dabei erstaunlicherweise die Gravitation. Schwerkraft ist ein Effekt der Verkrümmung von Raum und Zeit. Raum und Zeit sind jedoch selbst der Quantisierung unterworfen, was dazu führt,  Raum und Zeit aufzugeben.
Raum und Zeit sind kein Kontinuum. Sie hängen vom Beobachter ab. Sind Raum und Zeit erst mit dem Urknall entstanden? 
Auch die Weltformel, sollte sie je gefunden werden, kann die Rätselhaftigkeit der Welt, die sie beschreibt, nicht erklären.

Weitere Informationen: 


Saarbrücker Physiker entwickeln Quantencomputer





Lawrence Krauss: Quatum Computing Explained



Perfekter Quantencomputer: Keine Chance dem Fehlerteufel

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