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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Zeilingers Doppelspalt-Experiment



Aragorn
24.06.2007, 20:40
Hallo,

ich lese gerade von recht seltsam anmutenden Versuchen in Anton Zeilinger, Einsteins Schleier.
Das Doppelspaltexperiment wird wohl jeder kennen:

Doppelspalt (ohne Weginfo) -> Interferenzmuster
Doppelspalt (mit Weginfo) -> Interferenzmuster verschwindet

Zeilinger beschreibt im Kapitel 2 (Neue Experimente, ...) einen, für mich neuen, Vorschlag wie man an die Weginfo gelangen könnte.
Er schlägt dazu eine Lichtquelle vor, die jeweils ein Photonenpaar in entgegengesetze Richtungen aussendet (die Paare T1+T2 und T1'+T2'). Wenn Detektor 1 anspricht, ist bsw. das Photon T1' durch den unteren Spalt geflogen.

http://www.imgnow.de/?img=Doppelspaltf4fGIF.gif


Schiebt man nun zwischen die Detektoren einen Doppelspalt, wird die Weginfo ausgelöscht. Dann entsteht wieder ein Interferenzmuster.
Nun könnte man bsw. den räumlichen Abstand zwischen der Lichtquelle und dem linken Doppelspalt beliebig vergrößern. Wenn dann der linke Doppelspalt bewegt wird, soll sich das Interferenzmuster auf beiden Photoplatten augenblicklich verändern.

Das erscheint mir äußerst seltsam, da man dann doch Informationen mit Überlichtgeschw. austauschen könnte?
Bsw. indem man festlegt: 1 = Interferenz (linker Doppelspalt eingeschoben) und 0 = keine Interferenz (linker Doppelspalt entfernt).

Anders wie bei dem Verschränkung-Experiment von Zeilinger (das wo eine Eigenschaft eines Quantenobjektes auf ein anderes übertragen wurde) werden doch hier tatsächlich Informationen und nicht nur eine exakte Kopie statistischen Rauschens übermittelt?
Oder wie seht ihr das?

PS: Werden die Lichtlaufzeiten der Photonen berücksichtigt, handelt es sich eher um eine Informationsübertragung in die Vergangenheit (weil Photon T1 viel früher auf die Photoplatte trifft, als Photon T2. Das Photon T1 müßte dann bereits wissen, ob die Weginfo von T2 abgefragt wird, bevor dies durchgeführt wird)

Gruß
Helmut

komet007
25.06.2007, 14:14
Anders wie bei dem Verschränkung-Experiment von Zeilinger (das wo eine Eigenschaft eines Quantenobjektes auf ein anderes übertragen wurde) werden doch hier tatsächlich Informationen und nicht nur eine exakte Kopie statistischen Rauschens übermittelt?
Oder wie seht ihr das?

Hallo Aragorn

...und wie ging das Experiment aus?

SirToby
25.06.2007, 15:39
Hallo Aragorn,

würde hier gerne mitdiskutieren, aber leider habe das Experiment noch nicht ganz verstanden. Was sind denn antiparallele Photonen? Meint der Experimentator eventuell unterschiedlich polarisiertes Licht?

Und was meint er damit: Ein Photonenpaar in entgegengesetzte Richtung loszuschicken? Wenn ich eine Kerze anzünde, dann findet sich auch immer ein Photonenpaar, dass in entgegengesetzte Richtung losfliegt. Das alles müßte ein bißchen besser und genauer erklärt werden.

Gruß SirToby

Aragorn
25.06.2007, 20:34
Hallo Aragorn

...und wie ging das Experiment aus?

Hallo komet007,

auf S.47 schreibt Zeilinger:
Zitat:
Dieses Gedankenexperiment wurde von Michael A.Horne und mir im Jahre 1985 ausgedacht.
Zitat Ende

mir=Zeilinger

Ob es durchgeführt wurde ist mir nicht bekannt.

Auf den Seiten 61, 62 beschreibt er mein aufgeführtes Problem und gibt als Lösung an:

Zitat Anfang:
----------------------------------------------------------------
Die Auflösung des Rätsels ist im Prinzip sehr einfach. Solange wir nicht darauf achten, was Teilchen 2 macht, darf für Teilchen 1 auf jeden Fall nur ein einheitlich graues Bild auftreten. Es ist ja sozusagen dem Teilchen 1 nicht bekannt, ob Teilchen 2 dazu verwendet wird, die Weginformation herauszuholen, oder ob diese Weginformation von Teilchen 2 vernichtet wird. In dem Moment jedoch, indem wir Teilchen 2 an einer bestimmten Stelle hinter seinem Doppelspalt registrieren, kennen wir seinen Weg nicht, registrieren wir Teilchen 1 auch hinter dem Doppelspalt, liefert dies auch keine Weginformation. Dies bedeutet, dass nun das Doppelspaltbild auftreten darf, und das für beide Teilchen!
Das heißt wir müssen nun genau feststellen, welches der Teilchen auf der einen Seite Zwillingsbruder von welchem der auf der andren Seite registrierten Teilchen ist.
----------------------------------------------------------------
Zitat Ende

Da Zeilinger nur sehr wenige Skizzen, und in diesen keine Bezeichnungen verwendet, ist es etwas mühsam seinen wortreichen Ausführungen zu folgen.
Vielleicht habe ich auch nur etwas nicht richtig interpretiert. Seine obige Lösung ist imho nur plausibel, wenn die Anordnung der Spalte und Detektoren symetrisch ist.

Gruß
Helmut

Aragorn
25.06.2007, 20:48
Hallo Aragorn,

würde hier gerne mitdiskutieren, aber leider habe das Experiment noch nicht ganz verstanden. Was sind denn antiparallele Photonen? Meint der Experimentator eventuell unterschiedlich polarisiertes Licht?

Und was meint er damit: Ein Photonenpaar in entgegengesetzte Richtung loszuschicken? Wenn ich eine Kerze anzünde, dann findet sich auch immer ein Photonenpaar, dass in entgegengesetzte Richtung losfliegt. Das alles müßte ein bißchen besser und genauer erklärt werden.

Gruß SirToby

Hallo SirToby,
antiparallele Photonen sind Photonen die sich parallel zueinander, aber in unterschiedliche Richtungen bewegen.

parallele Photonen
----->
----->

antiparalle Photonen
----->
<-----

Genauer ist dies nicht beschrieben. Es gibt auch Strahlteiler (halbdurchlässige Spiegel), welche aus einem einfallenden Lichtstrahl zwei antiparallele Strahlen erzeugen. Sowas dürfte imho damit nicht gemeint sein. Zeilinger erwähnt dies zwar nicht, aber imho müßte es sich um verschränkte Photonenpaare handeln. Wie man solche erzeugt weiß ich nicht.

Gruß
Helmut

paul
29.06.2007, 14:20
Hallo und guten Tag.


...aber imho müßte es sich um verschränkte Photonenpaare handeln. Wie man solche erzeugt weiß ich nicht.



Erzeugung verschränkter Systeme

Verschränkte Photonen können durch die sogenannte parametric down-conversion in nichtlinearen optischen Kristallen erzeugt werden. Dabei wird aus einem Photon mit hoher Energie im Kristall ein verschränktes Paar von Photonen mit niedrigerer Energie (der Hälfte der Energie des Ursprungsphotons) erzeugt. Die Richtungen, in die diese beiden Photonen abgestrahlt werden, sind miteinander und mit der Richtung des eingestrahlten Photons korreliert, so dass man derartig erzeugte verschränkte Photonen gut für Experimente (und andere Anwendungen) nutzen kann.

Bestimmte Atomsorten kann man mit Hilfe eines Lasers derart anregen, dass sie bei ihrer Rückkehr in den nicht angeregten Grundzustand ebenfalls ein Paar verschränkter Photonen abstrahlen. Diese werden jedoch mit gleicher Wahrscheinlichkeit in jede beliebige Raumrichtung abgestrahlt, so dass sie nicht sehr effizient genutzt werden können.

Bei Photonen bezieht sich die Verschränkung meist auf die Polarisation der Photonen. Misst man die Polarisation des einen Photons, ist dadurch die Polarisation des anderen Photons festgelegt (z.B. um 90° gedreht).

Bei Atomen bezieht sich die Verschränkung auf deren Spin. Regt man ein zweiatomiges Molekül mit einem Spin von Null mit einem Laser derartig hoch an, dass es zerfällt (dissoziiert), sind die beiden freiwerdenden Atome bezüglich ihres Spins verschränkt. Bei einer entsprechenden Messung wird eins von ihnen den Spin +1/2 zeigen, das andere -1/2. Es ist aber nicht vorhersagbar, welches der beiden Atome den positiven und welches den negativen haben wird. Misst man aber den Spin eines der beiden Atome, wird dadurch der Spin des anderen festgelegt.

Gruß paul

Aragorn
29.06.2007, 20:26
Danke,

dann wären nichtlineare optische Kristalle als Lichtquelle geeignet.
Hat sich aber erledigt, da mir inzwischen ansatzweise klargeworden ist, wieso die Info-Übertragung vermutl. doch nicht funktioniert.

Gruß
Helmut

paul
29.06.2007, 21:06
Hallo Helmut.



Hat sich aber erledigt, da mir inzwischen ansatzweise klargeworden ist, wieso die Info-Übertragung vermutl. doch nicht funktioniert.


Dann bin ich ja beruhigt.

Bliebe nur noch zu hoffen, daß auch Zeilinger das mal für den Laien (und auch den Journalisten) unmißverständlich klarmacht.
Bei manchen Texten über seine Arbeit habe ich manchmal den Eindruck, daß man die Rätsel der Quantenphysik ganz gerne ungelöst ließe.


Grüße vom paul.