Das vielleicht verrückteste Experiment der Quantenphysik | Suzanna Randall | Terra X Lesch & Co

Описание: Sind Zeitreisen möglich? Natürlich nicht, schließlich können sich Informationen laut den Gesetzen der Physik immer nur in eine Richtung bewegen: Nach vorne. Aber ein Experiment aus der Quantenphysik erweckt einen anderen Anschein: Ein verschränktes Teilchen reagiert in der Vergangenheit abhängig davon, wie sein Partner-Teilchen in der Zukunft gemessen wird. Bitte was? Wandern hier Informationen in der Zeit zurück? Oder ist das bloß Quanten-Hokus-Pokus?

Die Erklärung des Interferenzmusters:
Die Idler-Photonen tragen die Wahrscheinlichkeit in sich, durch welchen der beiden Spalte das Photon ging, abhängig von der Position des Signal-Photons auf dem Schirm (D0). Die Superposition, durch welchen Spalt das Photon ging, bleibt in Form von Wellenfunktionen erhalten, bis das Idler-Photon gemessen wurde. Beispiel: Ist das Signal-Photon direkt in der Mitte von D0 aufgekommen, dann liegen die Chancen bei 50/50, dass das Photon durch den einen oder anderen Spalt ging. Kommt das Signal-Photon aber sehr weit rechts auf D0 an, dann stehen die Chancen etwa 10/90, dass das Photon durch den linken bzw. rechten Spalt ging. Diese Superposition der Zustände (rechter oder linker Spalt) mit den jeweiligen Wahrscheinlichkeiten (z.B. 10/90) trägt das Idler-Photon anhand des Phasenunterschieds seiner Wellenfunktionen. Der Beamsplitter sortiert die Photonen nicht völlig zufällig. Er addiert eine Phasenverschiebung von +90° in eine Richtung (z.B. D3) und von -90° in die andere Richtung (z.B. D4). Beispiel: Die Wellen des Idler-Photons haben eine Phasenverschiebung von 90°. Damit ändert sich die Phasenverschiebung durch den Beamsplitter in Richtung D3 zu 180°. Somit löscht sich die Welle in diese Richtung durch destruktive Interferenz aus. In Richtung D4 hebt sich die Phasenverschiebung aber auf und die Wellen richten sich direkt aufeinander aus. Dabei herrscht konstruktive Interferenz. So erhält man ein Signal bei D4 und keines bei D3 für dieses Idler-Photon. Erinnert Euch: Der Beamsplitter kombiniert die einfallenden Wahrscheinlichkeitswellen des Idler-Photons und die ursprüngliche Phasenverschiebung des Idler-Photons hängt vom Ort auf D0 ab, auf dem das Signal-Photon aufgetroffen ist! Die Idler-Photonen, die bei D3 bzw. D4 ankommen, sind also ein Subset – sortiert nach Ort des Auftreffens auf D0 der zugehörigen Signal-Photonen. Es gibt ein Interferenzmuster bei D3 und D4. Wenn man die Signal-Photonen auf D0 markiert, die entweder Idler-Photonen bei D3 oder bei D4 haben, erhält man ein Interferenzmuster. Aber das ist ein ausgewähltes Subset, kein plötzliches Wiedererscheinen des Interferenzmusters wie beim Doppelspaltexperiment ohne Messung.

Kapitel:
00:00 Intro
00:41 Sind Zeitreisen möglich?
01:58 Quantenphysik-Basics
03:30 Das Quantenradierer-Experiment
09:31 Mögliche Erklärungen des Experiments
11:12 Das steckt wirklich hinter dem Experiment
13:51 Fazit

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Quellen & weiterführende Links:
A Delayed Choice Quantum Eraser: https://arxiv.org/abs/quant-ph/9903047
The delayed choice quantum eraser, debunked: https://backreaction.blogspot.com/202...
The delayed-choice quantum eraser experiment does not rewrite the past:   / the-delayed-choice-quantum-eraser-experime...  
Interpretations of quantum mechanics: https://en.wikipedia.org/wiki/Interpr...
The interpretation of quantum mechanics: https://www.britannica.com/science/qu...
Interpretation of Quantum Theory: https://arxiv.org/pdf/0712.3466

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Moderation: Suzanna Randall
Autor:in: Suzanna Randall, Jana Steuer
Redaktion: Victor Riley, Elisabeth zu Eulenburg
Produktion: Florian Rehm, Andrea Böhmer
Producer:in (objektiv media): Anne Westphal
Kamera: Thorsten Eifler
Ton: Noah Amshoff
Schnitt: Dennis Burneleit
Thumbnail: Jan Schattka
Grafiken: Dennis Burneleit / Kurzgesagt
Musik von Extreme Music & YouTube Audio Library

Dieses Video ist eine Produktion des ZDF, in Zusammenarbeit mit objektiv media.