Kwaku Ananse

Ich hätte ja noch ein viertes Szenario zu bieten:

4. Das Quanten-Teleportations-Szenario (vielleicht in 2. enthalten).

Ausgehend von der Annahme, dass beim Urknall des Universums auch viele Quanten entstanden sind, die miteinander verschränkt sind und in alle Richtungen verstreut wurden, müsste es doch möglich sein, solche verschränkten Quanten hier auf der Erde aufzuspüren und zur Übertragung von Informationen mit unendlicher Geschwindigkeit an andere Orte im Universum zu benutzen. Damit ließen sich Fernsehkanäle zu anderen Zivilisationen einrichten. Vielleicht verwenden ja andere Zivilisationen solch verschränkten Quanten schon und senden fleissig. Die Gegenstücke hier auf der Erde müsste man doch an spezifischen Charakteristiken erkennen, wie etwa an einer Fibonacci-Sequenz.

Eine Idee, der ich schon lange anhänge. Leider hatte ich bisher noch keine Zeit, diesen Ansatz zu vertiefen :o) (Diese Idee stelle ich unter Creative Commons.)

sehr hübscher Gedanke und nicht einmal so unwahrscheinlich. Allerdings wird es noch ein paar hundert Jahre dauern, bis wir dazu in der Lage sind die verschränkten Quanten in bildgebender Menge aufzuspüren.

Ich bin sehr betrübt, dir einen Kindheitstraum zerstören zu müssen, aber deine Verschränkungsidee funktioniert in keinem Fall. Der Wikipedia-Artikel zur Verschränkung ist etwas unverständlich, deshalb hier meine Version:

Verschränkung entsteht aufgrund der Erhaltungssätze der Physik (in dem Fall der Quantentheorie). Wenn z.B. ein Teilchen, das in irgendeiner Erhaltungsgröße einen Wert von 0 hat, in zwei andere Teilchen zerfällt, bei denen diese Eigenschaft nicht 0 sein darf, dann nehmen diese quasi einmal + und einmal – diesen Wert an. Beispiel: Wenn ein ruhendes Teilchen (in unserem Bezugssystem) genau und ausschließlich in zwei Photonen zerfällt, dann haben diese exakt dieselbe Frequenz und fliegen genau in entgegengesetzte Richtung los (Impuls- und Energieerhaltungssatz).

Ohne Messung kennen wir den Wert nicht. Bei einer Messung an einem der beiden Teilchen erhalten wir den Wert entsprechend der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Schrödingergleichung. Ab diesem Zeitpunkt ist es für uns absolut sicher, dass am zweiten Teilchen der komplementäre Wert gemessen wird, unabhängig davon, zu welchem Zeitpunkt diese zweite Messung stattfindet, davor, danach, niemals. Mit unserer Messung wird die Verschränkung zerstört, weil die Eigenschaft nicht zerstörungsfrei ausgelesen werden kann.

Soweit ist das eigentlich fast noch klassische Physik. Das Neue besteht darin, dass die gemessene Eigenschaft bis zum Zeitpunkt der Messung nicht nur uns unbekannt war, nein, auch das Teilchen oder genauer gesagt die beiden Teilchen selbst „kannten“ den Wert nicht. Diese merkwürdige Tatsache war lange Zeit sehr umstritten, wurde in der Bellschen Ungleichung formuliert und ist inzwischen mannigfaltig experimentell nachgewiesen. Für eine Beschreibung dieses Experiments siehe hier.

Dieser Effekt begründet den Begriff der „spukhaften Fernwirkung“, die Einstein so unsympathisch war. Aber was bedeutet das für deinen gewünschten Anwendungsfall? Man kann dem einen Teilchen keine Information aufprägen, die dann mit Überlichtgeschwindigkeit an einen anderen Ort übertragen wird. Man kann nur an einem Ort messen und sich über einen zweiten Kanal darüber informieren, dass am anderen Ort dasselbe gemessen wurde. Diese Information über dasselbe Messergebnis kann nur mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden. Das ist absolut dasselbe, als ob man dem Photon seine Information gleich mit übergeben hat, so funktioniert ja die klassische Nachrichtenübertragung. Auch da wird quasi „verschränkt“, nur dass die komplementären Teilchen eben in der Sendeanlage verbleiben.

Empfangen wir ein einzelnes Photon, haben wir keinerlei Möglichkeiten eine Verschränkung festzustellen, außer wir haben über einen anderen Kanal davon erfahren (im einfachsten Fall haben wir die verschränkten Teilchen selbst erzeugt).

Um das Fazit nochmal deutlich zu wiederholen (da ist auch der Wikipediaartikel absolut eindeutig): Verschränkung und „spukhafte Fernwirkung“ sind nicht geeignet, Informationen mit Überlichtgeschwindigkeit zu übertragen. Zwischen Quantenphysik und Relativitätstheorie gibt es in dieser Frage keinerlei Unklarheit. Wenn ein Photon aus den Anfangszeiten des Universums stammt, dann kann es keine anderen Informationen tragen als welche aus dieser Zeit (und im Vergleich zu anderen Photonen natürlich über seine „Reise“, Stichwort Gravitationslinsen).

Ich muss schmunzeln. Die Erklärung über die verschränkten Teilchen ist sehr gut gelungen. Könnte in ihrer Länge auch von mir sein:) Auch die Begründung, warum eine Fernbeeinflussung nicht möglich ist, ist nach den heute bekannten Gesetzmäßigkeiten stimmig.
Doch vieles in der Quantenmechanik erscheint paradox und kann zu ganz eigenartigen Scheinkausalitäten führen.
Folgendes Szenario erscheint mir denkbar:
1. Voraussetzung: verschränkte Teilchen sind in ausreichender Menge abtastbar.
2. Voraussetzung: es kann erkannt werden, ob ein Teilchen seinen Zustand schon weiß, sprich ob sein verschränktes Teilchen bereits angesehen wurde.
Beide Voraussetzungen sind heute technisch noch nicht gegeben, aber meines Wissens anch gibt es auch noch keine ausschließungsgründe.
Dann wäre es möglich, in einem bestimmten Kontinuum nur bestimmte Teilchen abzutasten. Und zwar tut das der Sender, in dem er eine dreidimensionale Maske mit der Information über den Raum anbringt und nur die danach sichtbaren Teilchen abtastet.
Auf der Empfängerseite gibt es nun eine Schar korrespondierender verschränkter Teilchen, welche teilweise in undefiniertem, teilweise in definierten Zustand sich befinden. Die sind alle abzutasten und aus der Information (definiert/undefiniert) ein dreidimensionales Abbild zu generieren. Auf diese Weise kann das Komplementärbild der gesendeten Information herausgefunden werden.
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So eine ähnliche Vorgangsweise ohne Quantenmechanik findet man bereits in der Halbleitertechnologie, wo man von Elektronen und Löchern spricht. Löcher entsprechen positiven Ladungen, die durch Fehlen von Elektronen charakterisiert sind. Löcher haben eine unterschiedliche Mobilität, man operiert mit ihnen so, als wären sie diskrete Artefakte. Dabei funktioniert hier etwas, was "nicht" ist.
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Auch wenn wir uns heute bestimmte Dinge noch nicht vorstellen können, ist es vermutlich müßig zu behaupten, dass etwas aufgrund der Gesetze der Quantenmechanik nicht funktioniert. Gerade die Erwähnung der Bellschen Ungleichung zeigt ja, wieviele Klimmzüge unternommen werden müssen, um das wenige, was wir zu begreifen glauben, verstehen zu können.

Auch deine 1.+2. Voraussetzung muss ich leider "zerlegen". Die Beobachtung einer Verschränkung zerstört diese. Und man weiß von einer Verschränkung immer nur dann, wenn man beide Teilchen vorher kennt. Ansonsten reduziert sich das ganze auf den Empfang einer ganz gewöhnlichen Nachricht.

Praktisch bedeutet das, dass man keine überlichtschnelle Verbindung irgendwohin aufbauen kann. Was vor 15 Milliarden Jahren aufgebaut wurde, übermittelt uns 15 Milliarden Jahre alte Informationen und sonst nichts.

Der Dualismus der Elektronen und Löcher zeigt nur, dass wir epistemisch auf die "Wirklichkeit" vollkommen verschiedene mathematische Modelle stülpen können, die (im Rahmen ihrer Genauigkeit) ineinander umwandelbar sein müssen, wenn sie den Anspruch erfüllen, genau diesen Teil der Realität beschreiben zu wollen.

Natürlich ist es richtig, dass es kein absehbares Ende unserer Erkenntnis gibt, auch nicht in der Physik. Aber man muss aufpassen, dass man nicht in absoluter Beliebigkeit endet, wenn man seinen Frieden mit den Esoterikern machen will und der Aussage beipflichtet:

Irgendwo auf der Welt grast ein unsichtbares Einhorn.

• Der Logiker / Naturwissenschaftler kann dem zustimmen, weil die Welt vermutlich unendlich groß und mannigfaltig ist.
• Aber der Esoteriker nimmt den Satz als Bestätigung, dass man ihm glaubt, dass er gerade letzte Nacht auf diesem Einhorn geritten ist.

Tja, es ist mir schon bewusst, dass die Voraussetzungen etwas gewagt sind. Quantenkryptografie funktioniert auch auf dem Prinzip, dass ich die Quelle n i c h t kenne. Dort nütze ich lediglich den Umstand, dass ich als "Zweitabtastender" bereits feststellen kann, dass schon jemand vor mir war, also gibt es so eine Art Nutzung des Jungfräulichkeitsprinzips.
Die Quantentheorie, wie wir sie bis jetzt kennen, ist auch nur ein darübergestülptes Modell, auch wenn Zeilinger in seinem Buch, die Schatten Einsteins, behauptet, dass die Quantentheorie etwas "organisiert". Diese Wortwahl hat mich beim Lesen ziemlich befremdet.
Und daher wissen wir - und das glaube ich ernsthaft - noch lange nicht, ob die uns heute bekannten natürlich Grenzen wirklich gelten. Das trifft für die Lichtgeschwindigkeit genauso wie für das Plancksche Wirkungsquantum zu. Wir sehen alles aus einer Zentralperspektive heraus und wir können nicht erkennen, was sich im immer größer werdenden Schatten der heutigen Erkenntnisleinschränkungen noch alles verbirgt.

Es handelt sich übrigens um kein Einhorn sondern einen Elefanten. Denn er braucht zwei Antennen, dass er die unsichtbaren Erdstrahlen über so große Distanzen beeinflussen kann. Das funktioniert so wie bei den Hochleistungs-WLAN-Routern, die jetzt schon mit drei Antennen ausgestattet sind.