Kringel hat geschrieben:War die Übertragung jetzt lichtschnell oder überlichtschnell? Wenn ersteres der Fall war, sehe ich immer noch nicht ein, warum sie nicht einfach eine TaLa genommen haben.
Um diese Frage zu beantworten, muss man, fürchte ich, ein bisschen ausholen. (Technobabble ahead!)
Grundlage all dieser bizarren Experimente ist ein Phänomen, das man als
quantenmechanische Verschränkung bezeichnet. Diese wiederum basiert auf dem sogenannten
Superpositionsprinzip der Quantenmechanik. Dieses besagt:
Sind |S1> und |S2> mögliche Zustände eines quantenmechanischen Systems, so ist auch
jede mögliche Kombination:
a|S1> + b|S2> .................................................. (1)
ein möglicher Zustand. Dabei sind a und b beliebige (komplexe) Zahlen wobei:
a*a +b*b=1 .................................................. (2)
sein muss. Die berühmt-berüchtigte lebend-tote Katze...
Nehmen wir an, wir hätten eine Messgröße M, welche zwei verschiedene Werte annehmen kann. Bezeichnen wir diese mit "+" und "-".
Betrachten wir nun ein System aus zwei quantenmechanischen Teilchen mit obiger Eigenschaft.
Dann würde
|1+>|2-> .................................................. (3)
einen Zustand bezeichnen, bei dem eine Messung der Eigenschaft M an Teilchen 1
immer den Wert "+" ergibt, eine am Teilchen 2
immer den Wert "-".
Für den Zustand
|1->|2+> .................................................. (4)
gilt entsprechend das Umgekehrte. Nach den Gesetzen der Quantenmechanik ist für ein solches System nun aber auch ohne weiteres der Zustand:
|1+>|2-> + |1->|2+> .................................................. (5)
zulässig. (Eigentlich müsste man das Ganze noch durch Wurzel aus 2 dividieren)
Dies ist ein Beispiel für einen
verschränkten Zustand. Hierbei befindet sich
weder Teilchen 1 noch Teilchen 2 für sich genommen in einem definierten Zustand. Man könnte sagen: In Bezug auf die Eigenschaft M gibt es
nur das Gesamtsystem, keine Teile - bis zu dem Zeitpunkt, an dem ich entweder am Teilchen 1 oder Teilchen 2 eine Messung von M ausführe.
Dann geht das System mit jeweils 50% Wahrscheinlichkeit entweder in den Zustand (3) oder in den Zustand (4) über
Wenn ich nun den Zustand eines dritten Teilchens bezüglich der Eigenschaft M von A nach B teleportieren möchte, mache ich folgendes:
1) ich erzeuge ein verschränktes Teilchenpaar |1->|2-> + |1+>|2+> und sende je eines der Teilchen nach A bzw. B.
2) Ich führe am Ort eine Messung aus, die das zu teleportierende Teilchen in einer ganz bestimmten Weise mit den andern beiden verschränkt. Diese Messung liefert
eines von vier möglichen Ergebnissen. Entsprechend befindet sich das Gesamtsystem (Teilchen 1, 2 und 3) nach der Messung in
einem von vier möglichen Zuständen.
3) Ich sende nun auf ganz
klassischem Weg (Funk, Brief, reitender Bote) die Information, welches Messergebnis erzielt wurde (1, 2, 3, oder 4) nach B. Dort führt der Empfänger abhängig von dieser Information
eine von vier möglichen Prozeduren an "seiner Hälfte" des ursprünglichen Teilchenpaares aus. Danach befindet sich diese im
Zustand des zu teleportierenden Teilchens.
Zusammenfassend kann man sagen:
-
Weder Sender noch Empfänger kennen während der gesamten Prozedur den zu teleportierenden Zustand!!! Er wird lediglich übertragen.
- Der quantenmechanische Teil der Teleportation funktioniert "augenblicklich", aber der Empfänger braucht die klassische Information des Senders, um den Zustand seines Teilchens in der gewünschten Weise zu verändern.
- Für komplexe Systeme (insbesondere, wenn nicht nur zweiwertige Eigenschaften teleportiert werden sollen) müssen Unmengen an Daten klassisch übertragen werden. Außerdem macht es die sog.
Dekohärenz (die bekanntlich dafür sorgt, dass es keine Schrödingerkatzen gibt, und die lustigerweise ebenfalls auf quantenmechanischer Verschränkung basiert) nach heutigem Ermessen unmöglich, makroskopische Objekte in die skizzierten Superpositionszustände zu versetzen.
- Die Nutzen der Quantenteleportation liegt nicht in der Geschwindigkeit der Übertragung, sondern in der Tatsache, dass ein quantenmechanischer Zustand von einem Teilchen auf ein anderes übertragen wird.
Hth
Uli
