Quantenhopser statt Sprünge

» Von Jens Stark , 30.08.2002 10:39.

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Schrödingers Katze

Quanten verhalten sich - zumindest für Otto Normalphysiker - äusserst skurril. Es handelt sich dabei um einen 'Umsturz des gewöhnlichen Denkens', wie es Anton Zeilinger, Quantenphysiker an der Universität Wien, ausdrückt. Nehmen wir die bereits erwähnten Qubits. Sie können nicht nur binäre Informationen beherbergen, also Eins oder Null, sondern auch beides zugleich.

So kann etwa ein Photon (Lichtteilchen) verschiedene Schwingungsrichtungen (Polarisationen) aufweisen, die nach den Gesetzen der Logik mit Eins oder Null kodiert werden können. In der Quantenmechanik können die Lichtquanten aber auch in einem Zwischenzustand zwischen mehreren Zuständen sein. Diese Superposition hat Erwin Schrödinger, der zusammen mit Albert Einstein in den 1930er-Jahren die Grundlagen der Quantenmechanik erarbeitete, anhand des Gedankenexperiments 'Schrödingers Katze' veranschaulicht. Ein Atom, ein Messgerät, ein Hammer, eine Giftflasche und eine Katze befinden sich in einer verschlossenen Kiste. Wenn das Atom zerfällt, nimmt dies das Messgerät wahr und bewegt den Hammer. Dieser zerschlägt die Giftflasche und die frei werdende Substanz tötet die Katze. Solange die Kiste allerdings zu ist, weiss der Betrachter nicht, ob die Katze tot ist oder nicht. Wird die Kiste geöffnet, weiss man, ob das Tier noch lebt. Doch mit der Gewissheit wird auch der Schwebezustand der Superposition aufgehoben. Ähnliches passiert auch mit der Superposition eines Photons. Wird sie gemessen, wird der Zustand zerstört.

Eine weitere Eigenschaft von Quanten, die mit gängiger Feld-Wald-und-Wiesen-Logik nicht zu begreifen ist, ist die Verschränkung (Entanglement) zweier Lichtteilchen. Und zwar wird das Phänomen beobachtet, dass wenn der Quantenzustand des einen geändert wird, sich auch derjenige des zweiten verändert. Dabei kommt es nicht darauf an, wie weit die beiden Teilchen voneinander entfernt sind. Diese 'spukhafte Fernwirkung', wie Einstein es nannte, lässt sich bei der Übertragung von Informationen einsetzen.

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