Albert Einstein äußerte Bedenken an der damals jungen Quantenmechanik. Von ihm als „spukhafte Fernwirkung“ bezeichnet, hat die quantenmechanische Verschränkung dank einer neuen Studie österreichischer Forscher nun aber ihren bisher strengsten Test bestanden. Weitere Experimente müssen nun auf den Ideen und Konzepten dieses Experiments aufbauen, so die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).
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Albert Einstein hat in einem im Jahr 1935 veröffentlichten Artikel Bedenken an der damals jungen Quantenmechanik wegen ihrer verrückten Vorhersagen angemeldet. Eine der Besonderheiten geht auf den österreichischen Physiker Erwin Schrödinger zurück und behauptet, dass es verschränkte Teilchenpaare gibt, deren Wechselbeziehung auch über große Distanzen stärker ist als es klassische physikalische Gesetze erlauben.
Quantenmechanische Verschränkung
Diese quantenmechanische Verschränkung wurde seither in zahlreichen Versuchen getestet, wobei sich die Vorhersagen der Quantenphysik bisher stets bestätigt haben. Aber es blieb immer noch gewisse Lücke offen. Das Quantenteam um Rupert Ursin und Anton Zeilinger an der Universität Wien sowie am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hat nun auf den Kanarischen Inseln La Palma und Teneriffa das bislang überzeugendste Experiment durchgeführt.
Nichtsdestotrotz gibt es anhaltende Bemühungen, Versuchsergebnisse an verschränkten Teilchen nicht quantenphysikalisch, sondern innerhalb eines klassischen – lokal realistischen – Weltbildes zu beschreiben. Dann muss man aber den Teilchen verborgene Eigenschaften zuschreiben und ferner die Hypothese aufstellen, dass es zwischen den am Experiment eingesetzten Apparaten, der Quelle der Teilchen und den Teilchen selbst eine verborgene Kommunikation gibt.
Messungen nach dem Zufallsprinzip
Die Forscher erzeugten auf La Palma quantenmechanisch verschränkte Paare von Lichtquanten. Von jedem Paar blieb ein Lichtquant in einer Glasfaser in La Palma, während das andere 144 Kilometer über den Atlantik nach Teneriffa geschickt und mit einem Teleskop der Europäischen Weltraumagentur ESA aufgefangen wurde. An beiden Orten führten die Physiker dann an den Teilchen Messungen durch, die erst im allerletzten Augenblick nach einem Zufallsprinzip festgelegt wurden.
Weil keine Information schneller als die Lichtgeschwindigkeit übertragen werden kann, gab es nach Angaben der Wissenschaftler keine Chance, dass eine Seite wissen konnte, was an der anderen gemessen wurde. Ebenso wurde sichergestellt, dass die Quelle bei der Aussendung der Teilchen nicht wissen konnte, was an ihnen gemessen wird noch umgekehrt konnten die gewählten Messungen die Teilchen bei der Aussendung beeinflussen.
Informationsaustausch verhindert
Durch den Einsatz modernster Technologien wurde es den Forschern zufolge somit möglich, jeglichen potenziellen Informationsaustausch zwischen der Teilchenquelle und den Zufallsgeneratoren, die die Messgrößen auswählen, zu verhindern. „Durch eine sorgsame räumliche Anordnung aller Apparaturen und präzise zeitliche Abfolge der Teilchenpaarerzeugung, der Wahl der Messgrößen sowie der Messungen selbst konnten erstmals jedwede verborgene Kommunikation ausgeschlossen und die damit verbundenen Schlupflöcher geschlossen werden“, erklärt Johannes Kofler.
Sicherheit der Quantenkryptographie bestätigt
Die quantenmechanische Verschränkung, die von Albert Einstein als „spukhafte Fernwirkung“ angezweifelt wurde, hat somit ihren bisher strengsten Test bestanden. Alle weiteren Experimente müssen nun auf den Ideen und Konzepten dieses Experiments aufbauen, so die Forscher. „Diese Ergebnisse untermauern auch die Sicherheit der Quantenkryptographie und ähnlicher Verschlüsselungsverfahren“, sagt Zeilinger.
(Universität Wien / Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 02.11.2010 – DLO)
