Big Bang 7, Schulbuch

94 RG 7.2 G 7.2 Erweiterung Quantenphysik normal sein. Also müssen 1 und 3 zum Zeitpunkt der Ver- schränkung die gleiche Polarisation haben. Man kann sagen: Die Polarisation wurde von 1 auf 3 übertragen. Was wird teleportiert? Nur die Polarisationsrichtung des ersten Photons! Es wird also nur Information übertragen, keine Materie! Warum kann man dann überhaupt von Teleportation sprechen? Weil zwei Photonen mit denselben Eigenschaften ununterscheidbar sind. Es wirkt daher tat- sächlich so, also wäre Photon 1 von Alice zu Bob transpor- tiert worden. Wie schnell erfolgt die Teleportation? Es ist zwar so, dass die Information von Photon 1 auf 3 bereits im Augenblick der Verschränkung von 1 und 2 übertragen wird. Bob kann Zeilinger-Experiment Sehen wir uns das Zeilinger-Experiment etwas detaillierter an (Abb. 36.26). Mit Hilfe eines speziellen Kristalls und eines UV-Impulses erzeugt man zwei verschränkte Photonen (2 und 3) (siehe auch Abb. 36.18, S. 91). Manche UV-Photonen fliegen zunächst durch den Kristall und erzeugen erst nach einer Reflexion ein Photonenpaar. Von diesem wird aber nur Photon 1 benötigt. Der wichtigste Teil ist die gleichzeitige Messung und Ver- schränkung von Photon 1 und 2 bei Alice. Diese treffen auf einen halbdurchlässigen Spiegel und werden mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% durchgelassen beziehungs- weise reflektiert. Weil die Photonen gleichzeitig auftreffen, sind sie nicht mehr zu unterscheiden und somit verschränkt. Es gibt vier Möglichkeiten, wie diese nach dem Spiegel auf die Detektoren treffen können. Nur in einem Fall stimmt die übertragene Polarisation sofort. Alice muss ihr Mess- ergebnis Bob auf herkömmlichem Weg mitteilen (zum Beispiel per Telefon), damit dieser seinen Apparat dement- sprechend einstellen kann, um bei Photon 3 die richtige Po- larisation zu erzeugen. Erst dann ist die Teleportation per- fekt. Du siehst: „Quantenbeamen“ ist gar nicht so einfach! i Abb. 36.26: Schematischer Aufbau des Zeilinger-Experiments: S … Spiegel HS … halbdurchlässiger Spiegel D … Detektoren PST … polarisierender Strahlteiler Abb. 36.27: Günstiger Fall der Polarisati- onsübertragung von Photon 1 auf 3: Photon 2 fungiert quasi als Hilfspho- ton. Der Doppel- pfeil zeigt die Po- larisation an, die gummibandartigen Symbole die Ver- schränkung. den Zustand aber erst richtig einstellen, wenn er Nachricht von Alice bekommt. Diese muss auf konventionellem Weg erfolgen, etwa über Funk oder Telefon, und kann Bob daher maximal mit Lichtgeschwindigkeit erreichen! Wenn Alice einen Fahrradboten schickt, dann ist die Übertragungsge- schwindigkeit nur etwa 30 km/h. Info: Zeilinger-Experiment Auch wenn man inzwischen schon über mehr als 100 km (!) teleportieren kann und bereits große Gruppen von Atomen verschränken konnte, für das Beamen von Menschen eignet sich diese Technik mit Sicherheit nicht. Denn dazu bräuchte man Kirk-Zwillinge bei Alice und einen eigenschaftslosen Menschen am Zielort, auf den dann Kirks Eigenschaften übertragen werden. Woher soll man die aber nehmen und vor allem, wie sollte man diese wechselweise miteinander verschränken? Zusammenfassung Bei der Teleportation von Quanten überträgt man einen Quantenzustand auf ein entferntes, verschränktes Quant. Es wird nur Information, nicht aber Materie transportiert, und die Informationsübertragung kann die Lichtgeschwindigkeit nicht übersteigen. Z Fortgeschrittene Quantenmechanik Wie ist es möglich, dass man die Bewegung der Spitze eines Rastertunnelmikroskops auf Bruchteile eines Nanometers genau steuert? Das Prinzip dieser Technik wird auch bei manchen Feuerzeugen verwendet! L Was versteht man unter einem Bit und Qubit? Besorge dir dazu Information aus dem Internet. L Wie lange dauert es, um die Polarisation eines Photons quer durch die Milchstraße zu übertragen? Nimm an, dass sich Alice und Bob auf gegenüber- liegenden Seiten befinden. L Kannst du die Datenmenge abschätzen, die übertra- gen werden muss, um einen Menschen zu „beamen“? Wie vielen DVDs würde das entsprechen? Wie weit würde man kommen, wenn man diese DVDs stapelt? (Hilfe: Ein Mensch hat rund 10 28 Atome.) L 36 F13 E1 F14 W2 F15 E1 F16 E1 Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv