Monday, March 24, 2008

Weisse Ostern

57 comments:

peter said...

Endlich ist die quälende Frage nach dem "WARUM Eier färben?" geklärt...

lukas zinnagl said...

war ein nettes interview auf fm4 heute...danke

Andrea said...

Der Weg gehüllt in Schnee.
Habe heute zum erstenmal einen Osterspaziergang im Schnee gemacht. Kalt aber schön.

@ Peter
Gab es -analog zu den Weihnachtsplätzchen- jetzt Ostereier mit Interferenzmuster?

peter said...

@andrea
ja, nachdem wir die letzten Plätzchen nicht mehr derbissen haben, haben wir sie an die Hasen verfüttert. Diese haben dann elendiglich lange daran herumgeknappert und schließlich von selber Eier mit Interferenzmuster gelegt. Dies führe ich allerdings auf die Anstrengungen (zittern) beim Legeprozess zurück.
Soweit die Ergebnisse aus meinem Labor.

Andrea said...

@ Peter
Und sind dann die interferenzgestreiften Hasenküken alle miteinander verschränkt? Welches Fachblatt wäre das richtige für die Veröffentlichung der Ergebnisse? Oder vielleicht ließe sich ein Buch daraus machen: Quantenhäschenschule für das 21.Jahrhundert.
Ich habe die fm4-Sendung heute nicht hören können, und man kann sie jedenfalls nicht direkt herunterladen. Habe ich etwas Wichtiges verpaßt?

colorspace said...

Jetzt habt ihr die schönen Osterfarben aber ganz schön verquantelt...

Andrea said...

Jetzt habe ich das Interview auch gehört, meine letzte Frage kann also gestrichen werden.

peter said...

@andrea
Eine wissenschaftliche Sensation bahnt sich an.
Wir konnten feststellen, dass wenn man ein Küken um 90 Grad dreht (spin), ein anderes sich von selbst in die andere Richtung dreht. Und das Ganze instantan sozusagen! Augenblicklich! Nun gehen wir daran, die Entfernung beständig zu erhöhen. Mein 8 jähriger Sohn meinte, wir sollten den Drehversuch über die Donau hinweg ausführen um auch in der „nonscientific community“ (?!) die nötige Aufmerksamkeit zu erringen. Mit statistischen Methoden haben wir dann das zuverlässigste Paar pro Drehimpuls mit einem Wert von 0,973 gefunden, mussten aber dann wegen Schwindel und Zeit im Bild den Versuch abbrechen. Bei der ÖBB haben wir das Ticket (2+2) für Wien bereits gebucht. Ob wir mit NECKERMANN oder BILLA-Reisen auf Teneriffa fahren ist noch nicht fixiert, weil mein Sohn ständig auf der NASA-Seite herumsurft…
Welches Fachblatt? Wir wollen damit noch nicht an die Öffentlichkeit gehen….

Stefan said...

Wir (mein Kollege und ich) führen sogar gerade ein Experiment durch, wo wir nachweisen werden, dass durch die sog. Kükenverschränkung mit Hilfe von Polarisationsfiltern eine überlichtschnelle (instantane) Signalübermittlung möglich ist. Mehr darf ich aber zum jetztigen Zeitpunkt noch nicht verraten. Den Küken jedenfalls macht die Mitarbeit tierisch Spass, ebenso wie uns, denn wir können jetzt auch - quasi als Nebenprodukt unseres Experiments - Futterkörnchen für diese kleinen Hüpfer mit jeweils 8 bit Informationsgehalt materialisieren.

Andreas said...

Ich habe das Experiment mit zwei Schweinen auf einem Bauernhof am Lande durchgeführt. Es war tierisch gut. Als dann aber das eine Schwein geschlachtet wurde, war allerdings der Spass zu Ende und die Verschränkung konnte nicht mehr aufrecht erhalten werden, da das Schwein aufgrund des drohenden Untergangs zuviel Lärm und damit Information an die Aussenwelt abgab, noch bevor die "Messung" vorgenommen wurde. Somit hat das andere Schwein nochmals echt "Schwein" gehabt.

colorspace said...

Heisenbergsche Ostern: Je präziser die Eier lokalisiert werden, desto unauffindbarer bleibt der Osterhase! Er ist weder hier hier noch dort, und auch nicht beides!

Andrea said...

Für die Verteilung von Ostereiern wäre es zweckmäßig, wenn sich der Osterhase überall gleichzeitig befinden würde. Man sollte also vermeiden, eine Ortsbestimmung vorzunehmen.
Teneriffa ist auf jeden Fall gut, ich würde Experimente zur Kükenverschränkung dann im Planet Penguin im Loro Parque durchführen. Nur schade, daß laut „Spuk“ die wahre Bedeutung der Teleportation auch zukünftig nicht im Transportwesen liegen wird.

@ Interview, Thema Arbeitsbedingungen
Für das Bedürfnis nach viel Licht beim Arbeiten ließe sich vielleicht die ein oder andere Erklärung finden; Licht macht wach und hebt die Stimmung. Wagner war weniger bescheiden: „Schönheit, Glanz und Licht muß ich haben!“
Thomas Mann und viele andere brauchten zum Arbeiten völlige Ungestörtheit, was noch zu verstehen ist. Van Gogh hat sich (mit Rauschgift) „ziemlich aufpulvern müssen, um den hohen gelben Ton zu erreichen“. Aber wieso um alles in der Welt brauchte Schiller angeblich den Geruch faulender Äpfel? Und war es James Joyce, der beim Schreiben weiß gekleidet sein mußte?

peter said...

weil grad nix los ist...

gehört zwar nicht zum Thema aber für einen Techniker ist das einfach schwer beeindruckend...

http://www.youtube.com/watch?v=W1czBcnX1Ww


und im Humor unterscheiden wir uns wohl immer von der Maschine...

http://www.youtube.com/watch?v=VXJZVZFRFJc

: )

Andrea said...

Versucht denn keiner zu erraten, wohin die Schneeflocken auf dem Bild gefallen sind?

peter said...

?
die Ersten sind auf den Boden gefallen, die Nachfolgenden auf die Anderen drauf?

peter said...

aber vielleicht hat das Häuschen eine tiefere Bedeutung?

Vielleicht eine "Bergstation" am Ende eines Wanderweges?

Der Geburtsort eines bedeutenden Menschen?

Ein kleines Austraghäuschen?

jedenfalls konnte man sich im Freien die Hände waschen und ist der Weg bis zum Haus beleuchtet.

zeilinger said...

Ort: 700 m Höhe in der Nähe des Traunsees in Oberösterreich.
Nebengebäude eines kleinen Bauernhofs, war kein Haus von reichen Bauern, noch ziemlich im Urzustand, keine Zentralheizung, meine Bitte beim Mieten war, daß man wenigstens Warmwasser und Dusche einbaut. Und schnelles Internet hab ich selber eingeleitet. Aber extrem ruhig mitten in der Natur. Dort hab ich im wesentlichen Einsteins Spuk geschieben.

Andrea said...

Gefällt mir, mit Schnee besonders.

Hatte mich schon geärgert, daß zwar am Ende des Interviews http://www.spektrum.de/artikel/940409 darauf hingewiesenwurde, dann aber nur anderes zu hören war: http://www.spektrum.de/artikel/945580&_z=798888

Heute vor einem Jahr meinen ersten Beitrag hier hinterlassen; jetzt nicht mehr so viel Zeit, um 17.00 Tristan.

Andreas said...

Ist wirklich eine schöne Gegend im Voralpenland. Bin selbst auf einem Bauernhof in Oberösterreich aufgewachsen (allerdings noch ohne Warmwasser und Heizung, die bekamen wir erst als ich sechzehn war), und war oft dort in der Nähe unterwegs. Meine Diplomarbeiten habe ich also jedoch schon beim warmen Kachelofen schreiben dürfen... Dann kamen Studien und Job im Ausland, wo ich dann auch blieb. Jetzt habe ich (leider) nur mehr selten Zeit, in die schöne oö Heimat zu fahren, um wieder einmal auf den Traunstein hinaufzukraxeln. Aber jetzt bin ich gerade dort, und blicke bei bestem Wetter auf den See hinab...

Andrea said...

Zum Glück hat keiner aus dem Titel „Einsteins Spuk“ geschlossen, daß zum ursprünglichen Inventar des Hauses ein Gespenst gehört haben muß. Vermeintliche Zusammenhänge zwischen Werk und Ort sind beliebt. Berühmt ist der Ausspruch Theodor Billroths über Brahms´zweite Sinfonie, die in Pörtschach entstanden ist: „Das ist ja lauter blauer Himmel, Quellenrieseln, Sonnenschein und kühler grüner Schatten! Am Wörthersee muß es doch schön sein!“
(Google hat mich glatt gefragt, ob ich statt „Quellenrieseln“ „Quallennesseln“ meine!)
Brahms selber mit gewohnter Ironie an von Bülow aus Mürzzuschlag, wo er die vierte Sinfonie komponierte, über dieses Werk: „Ich fürchte, sie schmeckt nach dem hiesigen Klima- die Kirschen hier werden nicht süß…“

Ach diese Sommerzeit. Nicht gerade (menschen)eulenfreundlich. Jetzt gehe ich wieder wochenlang nach.

peter said...

Ein Wissenschaftsteam um Prof. Laurence Ratanplan konnte Quantenphänomene im Prozess der Informationsverarbeitung der Raupe, die sich in weiterer Folge als Schmetterling entpuppt, nachweisen.

Ein revolutionärer Paradigmenwechsel in der Biologie
bahnt sich an!

http://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlinge

Die Menschheitsgeschichte wird mit heutigem Datum wohl umgeschrieben werden müssen.

Andrea said...

Irrelevant, wenn nach Fertigstellung des LHC mal wieder die Welt untergeht. Dann gibt´s endlich Schwarze Minimonster, und die Erde wird eine Strangelet-Kugel. Nicht vergessen, rechtzeitig Papiertüten über den Kopf zu ziehen!

Stefan said...

Funktioniert die Katastrophen-Abwehr auch mit LIdl-Plastiktüten?

Stefan said...

Mal eine etwas ernstere Verständnisfrage:

An alle Quantenmechaniker hier im Forum...

Es geht um das Mach-Zehnder-Interferometer wie in A. Zeilingers Buch "Einsteins Schleier" (Goldmann) auf S. 183 beschrieben.
Allerdings zielt meine Frage auf eine "delayed-choice"-Modifikation dieses Experiments ab:

1. Der von links in das Interferometer einfallende Lichtstrahl (Teilchenstrom) wird auf eine Achse (horizontal od. vertikal) polarisiert. Im oberen Arm des Interferometers befindet sich ein Polarisationsfilter im 45°-Winkel zu dieser gewählten Achse.
Das würde bewirken, dass keine Interferenz mehr auftritt, da die Wege nun unterscheidbar sind.

2. Bringt man nun vor den jeweiligen Detektoren am Ende der Interferometerarme jeweils ein Polarisationsfilter an, welches den Winkel des Filters im oberen Arm zu "verschleiern" vermag, so kann die Weginformation "ausgelöscht" werden und Interferenz findet wieder statt.

3. Nun heißt es ja beim "delayed-choice"-Experiment immer, die Entscheidung, diese beiden Filter vor den Detektoren zu postieren, könne auch noch getroffen werden, nachdem die entsprechende Teilwelle das Interferometer bereits komplett durchlaufen hat.

4. Was aber passiert, wenn die Detektoren einige Lichtjahre oder aber auch nur Lichtmillisekunden voneinander entfernt sind (mein Gedankenexperiment findet mit einem kontinuierlichem Teilchenstrom statt). Beide Filter sind nun vor den Detektoren mit entsprechendem Winkeln zur Auslöschung der Weginformation postiert. Durch plötzliches Verändern der Winkelstellung am Interferenzdetektor um 45° (also so, dass alle Photonen von diesem Filter geblockt werden, die über den unteren Arm an diesem Detektorfilter ankommen) kann ich für jedes Photon dort sagen, dass es den oberen Arm als Weg genommen haben muss. Damit würde aber die Interferenz - sofort - verschwinden und der einige Lichtjahre entfernte "Weg"-Detektor müsste instantan (mehr) Teilchen registrieren (die registrierte Teilchenmenge pro Zeiteinheit sollte sich also je nach Modifikation des Experimentes - instantan - ändern, womit eine überlichtschnelle Signalübertragung möglich wäre).

5. Da dies aber laut spezieller Relativitätstheorie nicht möglich zu sein "scheint", frage ich mich, wo hier der Denkfehler ist??

Würde mich über eine Analyse meines Gedankenexperimentes durch euch sehr freuen!!

peter said...

Also ich schwöre auf die gelben Billa Tüten, die absorbieren weniger Strahlung.
Damit hätten wir den 1. April wohl auch geschafft.

peter said...

Welcher Schlamperdatsch von blogger.com hat da vergessen die Uhr auf Sommerzeit umzustellen!?
Es ist jetzt 23:42!

peter said...

@Zeitumstellung
Dieser Gegenwartsimperialismus geht mir schon auf die Nerven!

penguin said...

in der "Zwischenzeit"
für andrea
"reality is, what wou believe"

http://www.youtube.com/watch?v=23qDl1aH9l4&NR=1

penguin said...

you

colorspace said...

@Stefan

Ich habe das Buch nicht vor mir, aber in meinem Verständnis von ähnlichen Experimenten war es so, das zur Erzeugung des Entanglement Zustandes eine groe Lichtquelle notwending ist, bei der Intereferenzmuster erst durch nachträglich die Zuordnung der Photonenpaare sichtbar wird. Das heißt, die Interferenz is erst erkennbar, wenn man durch Gleichzeitigkeit die Photonen einander zuordnet di entangled sind, da die Interferenz in der Relation dieser Photonen zueinander erkenbar ist.

Deswegen läßt sich dies dann nicht verwenden, um ein beliebig gewähltes Signal zu übertragen, denn abgesehen von der relativen Information, ist die absolute Information zufällig. Die relativce Information ist aber erst erkennbar, wenn die Photonen mittles der Hilfe von klassischer Kommunikation (<= Lichtgeschwindigkeit) einander zugeordnet wurden.

Wahrscheinlich habe ich dies nicht besonders gut erklärt, erfahrungsgemäss erfordert es aber sowieso einge Denkarbeit bevr man die Hoffnung auf Überlichtgeschwingigkeitskommunikation mittels Entanglement (von beliebiger Information) aufgibt.

I ch persönlich glaube immer noch, daß dies möglich sein sollte, wenn suauch nicht mit den heut bekannten Entanglement-prinzipien. Ich glaube eben noch an mindestens eine "Ebene" "darunter", daß die Quantenphysik noch nicht am Ende angekommen ist.

Andrea said...

@ Penguin
Wahnsinn!! Toll!! Danke! Hab´ich doch gewußt, daß sie fliegen können, wenn sie in der richtigen Stimmung sind. Oder hat man den Adélies dafür ein interessantes Angebot gemacht? Ich sollte öfter versuchen, etwas auf diese Weise Realität werden zu lassen.

Stefan said...
This comment has been removed by the author.
Stefan said...

@colorspace: Vielen Dank für Ihr Interesse an meinem Gedankenexperiment. So, jetzt habe ich es noch etwas präziser formuliert:

Ich weiß, welche Experimente Sie ansprechen.

Bei diesen Experimenten wird für gewöhnlich, - ähnlich dem Doppelspaltexperiment -, ein räumlich ausgedehntes Interferenzmuster auf einem Schirm o. ä. eingesammelt.

Bei meinem Gedankenexperiment mit dem Mach-Zehnder-Interferometer ist die Interferenz offensichtlicher, ohne im Nachhinein in den registrierten Daten nach den benötigten Korrelationen zu suchen.

Bei meinem Experiment liegt Interferenz genau dann vor, wenn nur der eine Detektor ("Interferenzdetektor") anschlägt. Sobald pro Zeiteinheit beide Detektoren prinzipiell Photoneneingänge melden, liegt keine Interferenz zwischen den beiden Wegen ("Interferometerarmen") mehr vor.
Interferenz resultiert hier also aus der Superposition beider Wege (Superpositionsprinzip).

Wird diese Superposition - auch nach dem Durchgang einer "Welle" durch das Interferometer - durch Verstellen beispielsweise des Polarisationsfilters am Interferenzdetektor (Filter wird relativ zu jenem Filter vor dem Interferometereingang um 90° gedreht) - aufgehoben, sollte dies instantane Folgen für den 2. Detektor ("Weg"-Detektor) haben. Unabhängig davon, wie weit dieser Detektor vom Interferenzdetektor entfernt steht.

Um das Ganze für Sie anschaulicher zu machen, habe ich nach einer Abbildung im Web gesucht.
Hier auf S. 24 dieses Dokuments können Sie die mir vorschwebende Versuchsanordnung anschauen.

colorspace said...

@Stefan

Ich habe hier leider bloss oberflächliches Wissen.
Ich glaube es geht hier darum, dass die beiden möglichen Flugwege miteinander interferrieren, obwohl sich ein Photon eigentlich nicht in zwei halbe Photone teilen lässt. Und es kommt ja auch immer nur entweder ein Ganzes an, oder gar keins.

An Detektor 1 kommen dann keine Photone an, wenn sich die Interferenzanteile gegenseitig aufheben. Vielleicht passiert dies (von vornherein) nicht mehr, wenn man bei der einen "Hälfte" die Polarisation ändert, da nun die beiden "Hälften" zu verschieden sind, um sich gegenseitig aufzuheben. Weiss ich aber nicht. Zudem würde ich mich fragen, ob bei Anwendung eines zweiten Filters denn wirklich alle Effekte 100 %ig umkehrbar sind.

Oft scheitern diese Versuche an kleinen, scheinbar seltsamen Details, die dann aber bei näherem Hinsehen doch in einem konsisten Prinzip begründet liegen.

Andreas said...

@ Delayed Choice Experiment

Zwei kurze Kommentare:

(1) Guter Link zum Dokument nach Mainz. Bestätigt ein weiteres Mal die These dass die Skripten für die LehrAMTsausbildung generell besser sind als "normale" Uniskripten.

(2) Falls diese Beshriebung weiterhilft, hier eine Erläuterung eines weiteren Delayed Choice Experiment (der Eraser), das im Schleier ebenfalls erwähnt ist. Übrigens, die Originalpublikation beziegt sich auch auf die ursprüngliche Veröffentlichung von Zeilinger aus dem Jahre 1988.

http://www.bottomlayer.com/bottom/kim-scully/kim-scully-web.htm

Stefan said...

@colorspace & Andreas

Vielen Dank für die interessanten Rückmeldungen!!!

Mein Gedankenexperiment basiert auf der Frage, ob das Verändern des Polarisationsfilters am Interferenzdetektor angesichts der Superposition eine rein lokale Angelegenheit ist. Also, ob damit instantan eine Veränderung der Lichtintensität am Weg-Detektor bewirkt werden kann (so dass dieser Detektor ab diesem Zeitpunkt an einem Punkt nun mehr [oder gar weniger] Photonen zählt pro Zeiteinheit) oder nicht. Oder etwa "nur" eine Umgestaltung des Koinzidenzmusters bewirkt, was sich dann sicherlich erst herausfinden lässt, wenn man die Daten vom Interferenzdetektor mit hinzuzieht.

Wenn ich das Paper auf bottomlayer also richtig verstanden habe, scheint es so zu sein, dass sich die Lichtintensität bei meinem Experiment am Weg-Detektor über die gesamte Detektor-Fläche gemittelt nicht ändern würde, obschon sich möglicherweise andersartige Korrelationen hinsichtlich der Daten am Interferenzdetektor ergeben. Gilt das aber auch für eine bestimmte Region des Weg-Detektors?

Ich würde mich freuen, wenn Sie, Andreas, mir den Denkfehler in meinem Experiment mit einfachen Worten aufzeigen könnten, da ich es leider immer noch nicht richtig verstanden habe... :-( ... es aber gerne richtig verstehen würde!!!

Herzlichen Dank im Voraus und: ich freue mich sehr über die spannenden Erörterungen hier im Quantinger-Forum. Es ist mir eine echte Freude, mich über diese Dinge, die mich sehr interessieren, mit Gleichgesinnten austauschen zu können.

peter said...

Einstein zu Bohr: Glauben Sie wirklich, dass Pinguine nicht fliegen können, wenn keiner hinsieht? Bohr: Beweisen Sie mir doch das Gegenteil.

Stefan said...

@Andreas

Habe mir noch einmal in Einsteins Schleier das von Ihnen erwähnte Experiment durchgesehen. Ich persönlich kann daraus und aus dem Experiment auf bottomlayer leider nicht darauf schließen, ob und vor allem wann in meinem Gedankenexperiment der 2. Detektor ("Weg"-Detektor) anschlägt, wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt am Interferenzdetektor der Polfilter auf 90° zum Filter an der Quelle gedreht wird.

Das ist meine Ausgangsfrage gewesen und ich glaube zum jetztigen Zeitpunkt nicht, dass sich die Antwort auf diese Frage durch die in Einsteins Schleier oder auf bottomlayer skizzierten Experimente herleiten lässt.

Ich möchte es nicht komplizierter machen, als es vielleicht ist, sondern möchte nur wissen, ob mein Szenario eine überlichtschnelle Signalübertragung zu Kommunikationszwecken ermöglichen würde, ob Änderungen am Filter D1 überlichtschnelle Auswirkungen auf die Messergebnisse an D2 bewirken in dem Sinne, dass in/mit Ihnen ein Signal codiert werden könnte. Was die Aussagen der Experimente im Schleier und auf bottomlayer zu meiner Frage betrifft, ist mir halt leider - sorry - zum jetztigen Zeitpunkt nicht nachvollziehbar, das darin eine Antwort auf meine Fragen liegt; - obschon Ihrem Posting zu entnehmen zu sein scheint, dass es so sei?

Andrea said...

@ Peter
:-)

colorspace said...
This comment has been removed by the author.
colorspace said...

@Stefan

Solche Fragen werden oft gerne auf www.physicsforums.com (in der Category QuantumPhysics) diskutiert. Lass mich wissen wenn jemand dort eine Antwort weiss. :)

Andrea said...

Bin nicht sicher, ob ich das Gedankenexperiment ganz richtig verstanden habe, aber ich denke, mit der überlichtschnellen Informationsübertragung wird es auch hier nichts. Ich wüßte schon nicht, warum sich die Änderung an einem Filter überhaupt instantan auf den anderen auswirken sollte. „…angesichts der Superposition…“ stand irgendwo. Was in dem Experiment zur Superposition, also zur Überlagerung, kommt, sind die beiden Teilwellen an der Stelle , an der sie wieder zusammen kommen; von da an nehmen sie den gleichen Weg. Was sich instantan auswirkt, ist eine Messung an einem Teilchen auf ein mit diesem verschränktes Teilchen, das räumlich weit entfernt sein kann. Diese Situation haben wir hier aber nie, gleichgültig, ob wir den Weg messen oder es zur (konstruktiven oder destruktiven) Interferenz kommt. Zur selben Zeit wird sich an den beiden entsprechenden Stellen in den letzten Teilstücken vor den Detektoren insgesamt immer nur genau ein Teilchen bzw. eine Welle befinden und in nur einem Detektor registriert werden, so daß sich also zur gleichen Zeit im anderen Teilstück gar nichts befindet, worauf sich eine Änderung instantan auswirken könnte. Uff.

colorspace said...

@Andrea

Soweit ich das Experiment verstehe, beruht der Quanteneffekt (im Vergleich zu ganz normaler Interferenz) hier darauf, dass das Photon auch dann *immer* am oberen Detektor ankommt, wenn man die Barriere im oberen Weg erst im letzten Moment entfernt. Was deswegen interessant ist, weil es ja sonst oft *ganz* den unteren Weg nimmt, und nicht nur zur Hälfte, sozusagen. Man kann also nicht sagen, dass das Photon sich während seines "Fluges" zu einem bestimmten Zeitpunkt entweder wie eine Teilchen oder wie eine Welle verhält.

Zur Interferenz kommt es nur, wenn das Photon beide Wege gehen kann, und, wie im Doppelspalt-experiment, könnte man annehmen, dass eine Welcher-Weg Information zum "Kollaps" führt und es keine Interferenz mehr geben sollte, weil sich dann das Photon immer wie ein Teilchen verhalten sollte.

Mir scheint Stefan's Gedankengang also noch nicht ganz beantwortet zu sein, soweit ich das Ganze verstehe.

Andreas said...

Ich bin nicht sicher ob ich die Beschreibung des Gedankenexperiments verstanden habe. Gibt es villeicht eine Skizze, etc?

Hier noch ein weiterer Link der vielleicht nützlich sein könnte, insbesondere Abbildung 8.

www.didaktik.physik.uni-muenchen.de/materialien/inhalt_materialien/milq/interferometer.pdf

Andreas said...

Hier noch ein weiterer Link. Mir scheint dass es im wesentlichen das bewschriebene Gedankenexperiment enthält.

physik.uni-graz.at/~uxh/
teaching/interp-qm/vortrag8.pdf

Andrea said...

Ohne Skizze ist es wirklich schwierig. Habe schon ab und zu bedauert, daß wir hier keine Bilder einfügen können. Mit „Teilstücken“ habe ich oben nicht die beiden Arme gemeint, nicht den oberen und unteren Weg, sondern ausschließlich die beiden Wege nach dem zweiten halbreflektierenden Spiegel und vor den beiden Detektoren.

Stefan said...

@colorspace & andrea & andreas

Vielen Dank für eure interessanten Kommentare. Möchte kurz skizzieren, warum ich das Gedankenexperiment konstruiert habe, dann wird vielleicht verständlicher, worauf ich hinaus will.

Bei meinen Überlegungen zum Mach-Zehnder-Interferometer in Einsteins Schleier (S. 183; also nicht das Bombenexperiment und auch nicht das delayed-choice-Experiment auf S. 200) bin ich zunächst auf folgende Fragen gestoßen:

1. Was würde es bedeuten, wenn man die "Wellenfunktion" (und mithin den Kollaps etc.) tatsächlich nur als rein gedankliche Hilfskonstruktion betrachtet, wie es in Einsteins Schleier von Anton Zeilinger vorgeschlagen wurde?

2. Was würde es bedeuten, wenn man also das Wellen- sowie das Teilchenkonzept - zumindest für die Dauer meines Gedankenexperiments - aufgibt, und diese Vorstellungen durch "Informations-BITs" ersetzt?

3. Was könnte die Erkenntnis bedeuten, dass "einzeln beobachtete Lichtteilchen (Photonen) einen Informationsgehalt von zwei statt einem bit - wie bisher angenommen" haben?
(Dieses Zitat habe ich auf quantinger bereits unter dem Blog-Eintrag "Das Satellitenexperiment" sozusagen zur Diskussion gestellt, weil es mich sehr interessiert, was hinter dieser Erkenntnis stecken könnte).

4. Was würde es für den "freien Willen" bedeuten, falls überlichtschnelle Kommunikation tatsächlich möglich wäre?
(Also die Frage, wie die Reibungspunkte zwischen "freiem Willen" und Determinismus, zwischen Zufall und klassischer Physik bei möglichem Vorliegen von überlichtschneller Kommunikation erklärt werden könnten).

Zu Punkt 1:
Wenn ich die Modellvorstellung von Wellenüberlagerungen und Teilcheneigenschaften sowie Teilchenbahnen für die Dauer meines Gedankenexperimentes aufgebe, muss ich es zumindest bis zu dem Zeitpunkt tun, an dem die tatsächliche Messung erfolgt. Egal, ob die Detektoren D1 u. D2 nun 2m oder 2 Lichtjahre voneinander entfernt sind.

Wenn ich mich auf die Nichtlokalität von "Bahnen", "Wellen" und "Teilcheneigenschaften" einlasse, dann heißt das für mich, dass ich das komplette Experiment in dieses Postulat mit einbeziehen muss, also auch die Wege NACH dem 2. Strahlteiler sowie die nachfolgenden Detektoren und deren event. vorgeschaltete Polfilter.
Nichtlokalität heißt dann für mich, dass diese "Dinge" nicht räumlich voneinander getrennt und daher auch nicht zeitlich voneinander getrennt sind, sondern vielmehr in einer logischen Beziehung zueinander stehen, die nicht notwendigermaßen raumzeitlich sein muss.

Ich beginne also das Gedankenexperiment wie folgt - zunächst am "nackten" Mach-Zehnder-Interferometer, wie in Abb. 1 des von Andreas geposteten links aus München:

Gemäß der o. g. Postulate - insbesondere unter Punkt 2 - gibt es keine Teilwellen, die sich am 2. Strahlteiler "vermischen", da die Wellenfunktion jetzt ein rein gedankliches "Hilfsmodell" ist. Es gibt auch keine Teilchen, die irgendwelche Wege zurücklegen. Was es aber offensichtlich in jedem Fall gibt, sind die Wege selbst.
Es gibt genau 4 Wege, auf denen der Anfang meiner Gedankengeschichte (die Lichtquelle) mit ihrem möglichen Ende (Messung an den Detektoren) verknüpft sein könnte.
Das entspricht einem "Informationsgehalt" von 2 Bit.

Ich sehe, wenn ich das Welle-Teilchen-Bild durch das "Informations-Bild" ersetze, keinen Grund mehr, warum die Verrechnung der logischen Möglichkeiten gerade am 2. Strahlteiler erfolgen sollte und nicht erst an den finalen Detektoren (dann aber nichtlokal). Freilich macht der 2. Strahlteiler einen Unterschied, da man ja bereits hier sagen kann, es finde eine "Messung" statt. Was aber hier gemessen werden könnte/soll, entzieht sich für den Zweck meines Gedankenexperiments meiner Kenntnis zumindest für all jene Fälle, bei denen bis zu diesem Zeitpunkt keine Weginformation vorliegt. Wo sind also die 2 Bit, wenn sie nicht am 2. Strahlteiler "gemessen" werden können?

Die "klassische" Vorstellung von Welleninterferenzen in diesem Experiment geht von klassischen Teilchenbahnen aus, denn aus den beiden Bahn-Paarungen

"oberer Weg + Weg nach D1 UND unterer Weg + Weg nach D1"

SOWIE

"oberer Weg + Weg nach D2 UND unterer Weg + Weg nach D2"

wird sowohl klassischer Weg als auch klassische Überlagerung gefolgert (vermischt?).

Aber muss das auch zwangsläufig so sein?

Zumindest in meinem Gedankenexperiment gibt es ja tatsächlich zumindest die "Wege" "an sich". Aber es gibt keinerlei Information darüber, was sich auf den Wegen abspielt, ob dort Teilchen, Wellen, sonstwas oder gar NIX passiert - bis die ominöse Messung erfolgt.
Wann erfolgt also eine "Messung"?
Eine Messung muss m. E. einen Unterschied machen, also einen Unterschied bewirken. Genauso würde ich auch den Begriff "Information" definieren.
Information ist dasjenige, was einen Unterschied bewirken kann. Die "Messung" am 2. Strahlteiler kann ohne zusätzliches Einbringen von z. B. Polfiltern keinen Unterschied "bewirken", also bleibt für mich die "Verrechnung" der Wege bis zur finalen Messung an den Detektoren unausgeführt.

Zu Punkt 3:
Es gibt noch einen anderen Weg, sich dies anschaulicher zu machen.
Die o. g. 4 möglichen Wege können zu insgesamt 6 Weg-Paarungen kombiniert werden. 4 Wegpaarungen fallen aus der Gleichung am Ende der Verrechnung raus, es bleiben die 2 klassischen Wegpaarungen, die ich oben skizziert habe, übrig.

Die 6 möglichen Paarungen kann man je nach Geschmack als fraktale 3,58485848... oder als fraktale 2,58485848... BIT auffasssen, auf alle Fälle passen sie nicht in das Konzept einer Messung, die nur auf ja-nein-Fragen antwortet und müssen auf die klassische Bit-Anzahl reduziert werden (1 oder 2 Bit?).
Ich gehe also bei meinem Gedankenexperiment davon aus, dass aufgrund der fraktalen Struktur der vorhandenen Information bis zu deren Reduzierung bei einer eindeutigen Messung die einzelnen logischen "Bauteile" des Experimentes weiterhin nichtlokal miteinander gekoppelt sind. Daher meine Vermutung der überlichtschnellen Signalübertragung.

Auf die Frage, warum die beiden "klassischen" Paarungen ausgerechnet den Detektor D1 zum Anschlag bringen, habe ich keine Antwort, außer der, dass im "nackten" Experiment (also ohne Polarisationsdreher vor Strahlteiler 1 etc.) die logische Symmetrie des experimentellen Aufbaus gewahrt bleibt, so dass Einfallsrichtung gleich Ausfallsrichtung ist.

Auf die Frage von Punkt 4 habe ich momentan keinen blassen Schimmer als Antwort.

@Andrea

Die Skizze finden Sie hier.
Das Drehen des Polfilters vor D1 um 90° zum Filter an der Quelle geht daraus nicht hervor, ist aber denke ich, leicht vorstellbar.

Da ich nicht weiß, inwiefern der quantenmechanische Formalismus meine Gedankengänge stützt, widerlegt oder bestätigt, kann ich auch nicht sagen, ob die Durchführung meines Gedankenexperiments auch nur im Entferntesten Sinn machen würde. Auch weiß ich daher nicht, ob möglicherweise bereits ein solches Experiment als sinnvoll erachtet wurde und daher bereits real durchgeführt wurde.
Am liebsten würde ich ja Anton Zeilinger fragen, ob es solche Überlegungen schon einmal gegeben hat und ob sie Sinn machen, denn wenn er es nicht weiß, dann vielleicht niemand. In diesem Fall würde ich freilich vorschlagen, dass Experiment mal real durchzuführen und zu überprüfen.

Anonymous said...

@ Andreas
Welche Veröffentlichung von 1988? Zum Quantenradierer kenne ich nur diese von 1995:
http://www.univie.ac.at/qfp/publications3/pdffiles/1995-17.pdf

Michael Springer hat in Spektrum der Wissenschaft 1/96 einen kurzen Artikel dazu geschrieben. (Ich hatte ihn damals noch nicht gleich gelesen, aber daher kenne ich Experiment und Experimentator.) Leider ist der Artikel nicht frei zugänglich, und er enthält auch nur Text.

@ Penguins
Vielleicht gilt eher: Beobachtete Pinguine fliegen nicht.

Andrea said...

(Habe eben bloß vergessen, meinen Namen anzugeben)

die said...

kann man den schnee bitte langsam in den unbeobachteten zustand versetzen und zumindest nach unten rutschen lassen? ich kann keinen mehr sehen ;)

Stefan said...

Einstein zu Bohr: Glauben Sie immer noch, dass der Osterhase im Schnee keine Eier legen kann, wenn keiner hinsieht? Bohr: Beweisen Sie mir doch das Gegenteil.

Man kann das Gedankenexperiment auch doppelt von hinten aufzäumen.

Fall a)
Bringt man die beiden Polfilter zu einem bestimmten Zeitpunkt an den beiden (weit) voneinander entfernten Detektoren an, ist die Konsequenz, dass nur noch D1 einen Teilchenstrom registriert.

Dieses Anbringen hat offenbar eine Wirkung und bewirkt einen Unterschied. Es wurde möglicherweise dadurch eine Information generiert ("nur noch D1 schlägt an") und eine andere "annihiliert" ("beide Wege im Interferometer sind unterscheidbar").

1. Wie gelänge diese Information nun zum Strahlteiler 2, wenn sie dort "tatsächlich" für Fall a) "verrechnet" würde, um hinfort keinen Teilchenstrom mehr an D2 zu schicken?

2. Von wo käme diese Information an Strahlteiler 2 an, von D1, von D2 oder von beiden (oder von keiner dieser Möglichkeiten).

3. Würde diese Information instantan, lediglich mit Überlichtgeschwindigkeit oder nur mit Lichtgeschwindigkeit oder gar durch irgendeine "Dekohärenzgeschwindigkeit" übermittelt?

4. Oder kommt überhaupt keine Information an Strahlteiler 2 an, weil die relevante Information "lediglich" zwischen D1 und D2 ausgetauscht würde? (auch hier dann wieder die Frage nach der Geschwindigkeit dieser Informationsübermittlung).

Ich kann all dies immer noch nicht nachvollziehen, wie immer - ich - es auch drehe und wende. Oder enthält vielleicht die Skizze samt Text hier einen Flüchtigkeitsfehler?? (wäre neben einem event. Denkfehler meinerseits ja - zusätzlich oder nicht - auch möglich).

colorspace said...

@Stefan

1. In dem Text wird auf Seite 23 das Ankommen von 25% der Photonen an D1 als ein Zeichen für Nicht-Lokalität betrachtet. Mir scheint jedoch, dass sich dies *soweit* auch mit "ganz normaler" Interferenz erklären ließe.

2. Obwohl ich nicht allzuviel von Polarisation verstehe, scheint mir dass die Verwendung von Filtern mit 45 Grad zur Polarisationsrichtung in 50% der Fälle zur Absorbtion führt. Damit würde dann bei einem zweiten solchen Filter weiter 25% absorbiert. Wenn dem tatsächlich so ist, dann halte ich es für äusserst wahrscheinlich, dass es damit zum sogenannten "Kollaps" und nicht mehr zu Inteferenz kommt, selbst wenn dabei die Welcher-Weg Information "gelöscht" wird.

3. Ich will damit allerdings keine Diskussion anfangen, sondern wollte lediglich diese zwei Gedanken beisteuern.

Stefan said...

hi colorspace,

du meinst das sog. "Bombenexperiment" auf S. 22-23. Dort wurde in den oberen Arm des Interferometers ein Hindernis gestellt, das *alle* dort ankommenden Photonen blockt (nicht zu verwechseln mit meinem Gedankenexperiment).

Es ist so, dass beim "nackten" Interferometer, also ohne Hindernisse, Filter etc. die Photonen immer nur an D1 ankommen, nie an D2. Also immer in Flugrichtung nach rechts rauskommen. Das wird dadurch erklärt, dass jedes Photon nach dem Passieren von Strahlteiler 1 sich in eine Superposition von "Ortszuständen" verwandelt - damit ist jedes Photon aber bereits als Superposition seines Ortszustandes nicht-lokal (sonst könnte keine wechselwirkungsfreie Messung *beim Bombenexperiment* erfolgen, was ja aber tatsächlich funktioniert). D. h., es müssen *im nackten Interferometer (freilich auch beim Bombenexperiment)* ab da beide Wege zur Erklärung des Nicht-Anschlagens von D2 herangezogen werden (beim Bombenexperiment zur Erkärung des ANSCHLAGENS von D2 in 25% der Fälle) und ab dem Strahlteiler 2 dann nochmals 2 Wege mehr. Also insgesamt 4 Wege.

Das sind dann genau 2 Wegpaarungen, die derart miteinander - gedanklich - kombiniert werden, dass das eine Paar auf D1 zeigt und das andere auf D2.
Die Strahlteiler verändern die Phase der "Photonenwelle" jeweils um Lambda/4. Die Umlenkspiegel jeweils um Lambda/2.
Damit ergibt sich für die Paarung, die theoretisch D1 erreichen könnte, keine Phasenverschiebung (Phasenverschiebung = 0), so dass dort keine gegenseitige Auslöschung der gepaarten Teilwellen stattfinden kann. Daher kommen dort die Photonen an, wenn man es auf diese Weise erklärt.
Die zweite gepaarte Teilwelle löscht sich hingegen gegenseitig aus, da sich dort eine Phasenverschiebung von genau Lambda/2 ergibt.

Ja, ein 45°-Filter zur vorhandenen Polarisation eines Photons lässt nur in der Hälfte der Fälle ein Photon durch. Die Wahrscheinlichkeit ist also dafür genau 50%. Bei einem zweiten solchen Filter sollte das Gleiche gelten, richtig.
Das erklärt aber für mich nicht, dass bei Einbringen dieser Art Filter, nach dem das Photon bereits beide Strahlteiler passiert hat, gemäß Skizze S. 23 *nur* noch wiederum D1 anschlagen sollte und nun nicht mehr auch (alternierend) D2. Das würde bedeuten, dass nun wieder eine "Superposition der Ortszustände" vorliegt in ähnlicher - gleicher - Weise, wie oben beschrieben.

Meine Frage ist nun, ob diese Superposition wiederum aufgehoben werden kann, wenn man den Polfilter vor D1 so dreht (also wiederum um weitere 45°), dass er im rechten Winkel zum Filter an der Quelle steht. In diesem Falle nämlich würde er *alle* Photonen, die über den unteren Arm dort ankommen, blocken (siehe S. 13 des Dokuments). Das würde bedeuten, dass D1

1. für den oberen Weg eine Lichtintensität von 100%/2 (Strahlteiler 1) geteilt durch 2 (1. Filter), nochmal geteilt durch 2 (Strahlteiler 2) und wiederum geteilt durch 2 (2. Filter vor D1) = 6,25% empfängt

2. alle Photonen aus dem anderen Weg aber dort geblockt werden - man aber jetzt für jedes dort tatsächlich (über den anderen Weg) ankommende Photon sagen kann, dass es den Weg wie unter 1) beschrieben genommen hat. Damit würde aber Weginformation vorhanden sein und es einen Unterschied in der Interferenz bewirken.

Dieser Unterschied, dass ist meine Frage, wie der sich auswirkt. Es gibt 2 Möglichkeiten - für mich:

a. Es kommen weiterhin nur Photonen an D1 an, allerdings ist nun die Photonenverteilung (das Interferenzmuster) ein anderes.

b. Es kommen sowohl nun an D1 als auch an D2 Photonen an.

Mein Gedankenexperiment geht davon aus, dass nun auch an D2 Photonen ankommen. Es geht zusätzlich davon aus, dass ein kontinuierlicher Photonenstrom durch das Experiment fließt.
Mich würde interessieren, wie der Informationsfluss hier abläuft, unabhängig davon, ob a. oder b. letztlich zutrifft. Freilich interessiert mich aber auch sehr, ob durch Verändern des Filters an D1 die ganze Versuchsanordnung quasi so gestellt werden kann, als ob niemals diese beiden Filter "vor die Detektoren geschaltet waren" (natürlich sind sie dann immer noch da, aber wie verhält sich nun der Photonenstrom?).

colorspace said...

Unter (1.) meinte ich dann wohl eigentlich eher D2, falls das eine Rolle spielt. Dazu würde der Kommentar von Andrea passen.

Wenn Du davon ausgehst, dass mit einem Filter bei beiden Detektoren Photonen ankommen, dann sind wir uns soweit einig, glaube ich. Der zweite Filter könnte das nur rückgängig machen, wenn er alle Möglichkeiten "wiedervereinigt", was aber wegen der hohen Absorptionswahrscheinlichkeit nicht der Fall ist.

Tut mir leid, dass ich hier nur mit Vermutungen dienen kann.

Stefan said...

@colorspace

Ja, da hast du glaube ich die Detektoren verwechselt. Also den "Bomben"-Detektor (in meinem Gedankenexperiment "Weg"-Detektor genannt, D2) mit dem "Interferenz"-Detektor (D1).

Ja, ich gehe davon aus, dass mit beiden Filtern vor den Detektoren Photonen an beiden Detektoren ankommen, allerdings nur, wenn an D1 der Polfilter in der von mir beschriebenen Weise gedreht wird.

Ich gehe allerdings nicht davon aus, dass die Intensitäten an den Detektoren dann derart sind, als ob "keine Polfilter vor den Detektoren stünden". Da habe ich mich unvollständig ausgedrückt. Ich gehe davon aus, dass die Filter dann nach wie vor gemäß der quantenmechanischen Wahrscheinlichkeit arbeiten. Die Menge der detektierten Photonen wird sich also sicherlich im Gegensatz zum Fall, wo keine Filter vor den Detektoren stehen, verringern.

Meine Frage ist nur, wie durch das von mir beschriebene Drehen des Filters vor D1 (und die damit einhergehende Weginformation) die Superpositionen sich im gesamten Versuchsaufbau verändern. Also ob dann wieder D1 und D2 alternierend Photonen empfangen oder nicht und ob diese Faktenveränderung im Experiment überlichtschnell realisiert wird.

Mit "alterniernd" meine ich, dass im Fall von einzeln durch das Experiment geschickten Photonen für den Fall, dass sowohl D1 als auch D2 anschlagen, dass ensprechende Photon ja am zweiten Strahlteiler entweder durchgelassen oder reflektiert wird. Es wird also entweder bei D1 oder bei D2 ankommen. Daher "alternierend". Bei einem kontinuierlichen Teilchenstrom - also Lichtstrahl - finde ich mein Gedankenexperiment noch spannender, da dieses "alternieren" nicht sofort offensichtlich ist und weil man ja aufgrund der sonderbaren Eigenschaften der Photonen (keine Ruhemasse, kein "Zeitmaß") folgern könnte, dass die hier zur Debatte stehende Informationsübertragung instantan oder zumindest überlichtschnell ihren Weg auf dem bereits installierten Photonenstrom nehmen könnte. Die Frage ist halt, ob es diesen Photonenstrom auch in Richtung D2 gibt, wenn nur D1 anschlägt. Diese Frage wäre equivalent mit der Frage, ob es im nackten Interferometerexperiment, solange das Photon noch im Interferomter "ist", beide Wege "wellenartig", instantan und sozusagen simultan "erkundet" (aufgrund der Superposition seines Ortszustandes).

Stefan said...

"...gemäß Skizze S. 23 *nur* noch wiederum D1 anschlagen sollte"

Ich habe hier S. 24 gemeint, nicht Seite 23 - sorry.

@colorspace

Habe am Wochenende einen Artikel des Philosophen Robert Spaemann aus Stuttgart gelesen.
Im P.M.-Magazin schreibt er ganz ähnliche Dinge über Qualia und Bewusstsein bzw. über abstrakte und faktisch-reale Wahrheiten, wie du sie auf deiner Website darlegst.

Leider gibt es den vollständigen Artikel nur gegen 60 Cent per Click&Buy. Falls er dich interessiert, hier der link.

Anonymous said...

@ Pinguin-Video

Wenn ich ein Pingo wär
und auch zwei Flügel hätt,
….