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Telepathische Teilchen

Beamen à la Raumschiff Enterprise erstmals gelungen. Was im Science-fiction-Film schon lange funktioniert, haben Innsbrucker Physiker jetzt im Labor verwirklicht: Teilchen verschwinden und tauchen im selben Moment an anderer Stelle wieder auf.

Quantenpartikel können wie durch Telepathie bestimmte Eigenschaften über beliebige Entfernungen ohne Zeitverlust auf einen Partner übertragen, ohne nach den Maßstäben der klassischen Physik wirklich in Verbindung zu stehen. Voraussetzung ist, daß diese Teilchen gemeinsam in einen seltsamen Schwebezustand versetzt werden, bei dem ihre Eigenschaften verwischt zu sein scheinen – bis eine Messung sie zwingt, sich für einen möglichen Zustand zu entscheiden. Das hatte der Physiker John Bell vom europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf schon 1964 erkannt – und damit Albert Einsteins These aus den dreißiger Jahren endgültig widerlegt, wonach solche „spukhaften Fernwirkungen“ zu absurd seien, um wahr zu sein.

Allerdings: Mit verschränkten Photonen ließe sich beispielsweise ein vortreffliches Tele(pathie)-Fax bauen: Gelingt es neben zwei verschränkten Photonen, A und B, ein drittes Photon C mit genau definiertem Zustand – den „Originalbrief“ – mit Photon A des Senders zu verschränken, verhalten sich diese beiden Teilchen wie Positiv und Negativ – genauso wie A und B. Die logische Folge: Wenn sich Photon A und Photon B unterscheiden (weil sie zu Beginn verschränkt wurden) und sich nun (durch eine zweite Verschränkung) auch noch Photon A und Photon C unterscheiden, müssen Photon B und Photon C gleiche Eigenschaften besitzen. Das heißt, die Information von Photon C wird via doppelter Verschränkung über Photon A auf das Photon B des Empfängers kopiert.

Herz der Teleportationsmaschine ist der „Bell-Apparat“, in dem die entscheidende Verschränkung zwischen Photon A und Photon C geschieht. Es handelt sich um einen halbdurchlässigen Spiegel, in dem sich die beiden Lichtteilchen kreuzen. Sie können jeweils reflektiert werden oder den Spiegel durchfliegen – insgesamt gibt es vier Möglichkeiten, die alle zu einem verschränkten Zustand führen. Einer dieser Zustände läßt sich besonders einfach an den Photonenzählern hinter dem Spiegel feststellen. Geben sie gleichzeitig ein Signal, ist die Teilchenhochzeit vollzogen.

Ob die Teleportation tatsächlich gelungen ist, zeigt ein dritter Zähler an, der einen Meter entfernt in der Bahn von Photon B aufgestellt ist. Hat es die Schwingungsrichtung von Photon C übernommen, gibt es auch hier einen Klick.

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Ist das Innsbrucker Experiment wirklich der Startschuß für Scottys Transporterstrahl an Bord der Enterprise? Nicht ganz, denn es gibt feine Unterschiede: Bei der Enterprise werden Kirk und Mister Spock an einer Stelle „vernichtet“ und an einer anderen Stelle wieder „materialisiert“. Auch im Labor der Innsbrucker Uni wird Photon A beim Sender vernichtet, doch am Ort des Empfängers muß schon ein Photon vorhanden sein.

Bei Anton Zeilingers Teleportation wird also nicht wirklich ein Quantenteilchen von einem Ort zum anderen transportiert, sondern es wird nur die Information über eine einzige bestimmte Eigenschaft – in diesem Fall die Polarisation – übermittelt und von einem Partikel auf ein anderes kopiert. Käpt’n Kirk und seine Crew müßten also zweimal vorhanden sein und würden von Scottys Transporterstrahl abwechselnd mit Leben gefüllt.

Was den Innsbrucker Forscher Anton Zeilinger antreibt, ist freilich nicht die Jagd nach immer neuen Rekorden, sondern die Frage nach dem tieferen Sinn, der hinter der Quantenmechanik steckt. „Die Quantenwelt enthält vielleicht eine verborgene Information über die Natur, die wir bisher noch nicht erfaßt haben“, philosophiert Zeilinger. Er hoffe, einfache Grundprinzipien zu finden, die aber „sehr radikal“ sein könnten. Auf die von Journalisten zigfach gestellte Frage, wann der erste Mensch gebeamt wird, antwortet der Physiker mit einem Kopfschütteln: „Das können wir ein für allemal vergessen.“

Bernd Müller
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MAP  〈IT; Abk. für engl.〉 Manufacturing Automation Protocol, Modell für die Datenübertragung zw. Rechnern verschiedener Arbeitsbereiche [engl., ”automatisierte Protokollherstellung“]

Schlä|gel  〈m. 5; Bgb.〉 Hammer des Bergmannes ● ~ und Eisen

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