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Eine Frage zur Quantenverschränkung

169 Beiträge, Schlüsselwörter: Physik

Eine Frage zur Quantenverschränkung

17.10.2018 um 15:39
Okay, unter dem Link findet sich auch noch diese Prinzipdarstellung:

lsa2016249f1

Da erkennt man deutlich, dass der Laser in der Mitte ein optisches Photon erzeugt, welches dann zum Source-Chip "gepumpt" wird, wo daraus schließlich Photonenpaare im IR-Bereich erzeugt werden. Die scheinen aber identische Energien zu besitzen, zumindest geht nix anderes aus der Darstellung hervor.

Über Lichtwellenleiter gelangen die Photonenpaare dann zum Detector-Chip, wo sie weiter "verarbeitet" werden, nachdem sie noch einige Filter durchlaufen haben, wobei da wohl bereits die Verschränkung aufgehoben wurde.


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17.10.2018 um 15:42
Peter0167 schrieb:..., aber ich kann nicht erkennen, dass es um die Erzeugung verschränkter Photonenpaare mit unterschiedlichen Energien geht.
doch, es geht genau um die Erzeugung von Verschränkung bei SPDC.

Der deutsche wiki-Artikel ist leider sehr knapp: Wikipedia: Parametrische_Fluoreszenz

Der englische deutlich ausführlicher: Wikipedia: Spontaneous_parametric_down-conversion


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17.10.2018 um 15:45
cortano schrieb:doch, es geht genau darum bei SPDC.
Ja, aber das geschieht ja erst "lange" nach der Paarerzeugung, die eigentliche Frage ist doch, ob bereits beim Entstehungsprozess Photonen mit unterschiedlicher Energie entstehen können, und da sagt Wiki "nein".


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17.10.2018 um 16:07
Okay, ziemlich weit unten habe ich es jetzt gefunden ... die Frage ist nur, gelten die dann noch als "verschränkt"?
Anders als SPDC-erzeugte Photonenpaare sind die Photonen eines Halbleiter-emittierten Paares normalerweise nicht identisch, haben aber unterschiedliche Energien. [15]
Den Text hat der Übersetzer jetz ausgespuckt, daher klingt er etwas "komisch" :D

Ich muss da wohl noch tiefer graben, mal sehn, was ich finde...


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17.10.2018 um 16:10
Peter0167 schrieb:Ja, aber das geschieht ja erst "lange" nach der Paarerzeugung, die eigentliche Frage ist doch, ob bereits beim Entstehungsprozess Photonen mit unterschiedlicher Energie entstehen können, und da sagt Wiki "nein".
Nein, die Verschränkung "passiert" bei der Paarerzeugung !

Wo wiki zu welchem Umstand genau "nein" sagen soll, wird mir aus deinem Beitrag leider nicht klar ...
Spontaneous parametric down-conversion (also known as SPDC, parametric fluorescence or parametric scattering) is a nonlinear instant optical process that converts one photon of higher energy (namely, a pump photon), into a pair of photons (namely, a signal photon, and an idler photon) of lower energy, in accordance with the law of conservation of energy and law of conservation of momentum. It is an important process in quantum optics, for the generation of entangled photon pairs, and of single photons
edit PS - Tante Google übersetzt recht brauchbar:
Spontane parametrische Abwärtsumwandlung (auch als SPDC , parametrische Fluoreszenz oder parametrische Streuung bekannt ) ist ein nichtlinearer, augenblicklicher optischer Prozess, der ein Photon höherer Energie (nämlich ein Pumpphoton) in ein Photonpaar (nämlich ein Signalphoton, und ein Idler-Photon) niedrigerer Energie, in Übereinstimmung mit dem Gesetz der Erhaltung der Energie und dem Gesetz der Erhaltung des Impulses . Es ist ein wichtiger Prozess in der Quantenoptik , für die Erzeugung von verschränkten Photonenpaaren /* und von einzelnen Photonen
/* fett von mir


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17.10.2018 um 16:20
cortano schrieb:Wo wiki zu welchem Umstand genau "nein" sagen soll, wird mir aus deinem Beitrag leider nicht klar ...
Das war weiter vorn...
Verschränkte Photonen können durch die parametrische Fluoreszenz (parametric down-conversion) in nichtlinear 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.
Wikipedia: Quantenverschränkung#Erzeugung_verschränkter_Systeme

Aus deinem zuletzt zitierten Absatz geht leider nur hervor, dass sowohl die Energie, wie auch die Impulserhaltung nicht verletzt wird. Das heißt, die Gesamtenergie der Photonenpaares entspricht der Energie des Ursprungsphotons. Über die Verteilung steht da nichts. Aber wie gesagt, ich grabe da noch weiter, vielleicht finde ich ja noch was...


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17.10.2018 um 16:21
@cortano
cortano schrieb:Es ist ein wichtiger Prozess in der Quantenoptik , für die Erzeugung von verschränkten Photonenpaaren /* und von einzelnen Photonen
Danke für die Links.


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17.10.2018 um 16:28
Peter0167 schrieb:Aus deinem zuletzt zitierten Absatz geht leider nur hervor, dass sowohl die Energie, wie auch die Impulserhaltung nicht verletzt wird.
ich schrieb aber doch, zum Umstand wie und wodurch genau sich Energiedifferenzen des Paares ergeben, bin ich überfragt ... ;)


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17.10.2018 um 16:47
@cortano
@mojorisin
@Peter0167
@delta.m
Könntet Ihr mir denn mal erklären was die da alles falsch erklären?

Wenn ich Eure Beiträge so durchlese, denn unterscheiden die sich lediglich in den Details, das Prinzip wird dort aber doch, wenn auch sehr grob, erklärt. Oder lügen die da etwa?


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17.10.2018 um 16:55
@skagerak

Also mir ging es hauptsächlich darum, ob bei der Entstehung verschränkter Photonenpaare auch Photonen mit unterschiedlicher Energie erzeugt werden können. Die deutsche Wikiseite sagt, es entstehen dabei Photonen mit jeweils der Hälfte der Energie wie das ursprüngliche Photons.

Unterschiedliche Energien würden nicht per se gegen die Energieerhaltung verstoßen, so lange die Gesmtenergie stimmt.

Ich bin aber noch auf der Suche, cortanos Link gab immerhin einen Hinweis darauf, dass Halbleiter-emittierte Paare im Gegensatz zu SPDC-erzeugten Photonenpaaren, auch unterschiedliche Energien ermöglichen würden. Das ist schon mal ein guter Ansatz...


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17.10.2018 um 17:02
Peter0167 schrieb:Also mir ging es hauptsächlich darum, ob bei der Entstehung verschränkter Photonenpaare auch Photonen mit unterschiedlicher Energie erzeugt werden können. Die deutsche Wikiseite sagt, es entstehen dabei Photonen mit jeweils der Hälfte der Energie wie das ursprüngliche Photon.
Naja, das haben die in dem Video ja auch so gesagt dass da Photonenpaare mit unterschiedlicher Energie erzeugt werden. Ob und wie man den Unterschied regeln kann, haben die zwar nicht erklärt, aber hat ja auch niemand behauptet. Das Dir das nicht genügte, da kann ich und das Video ja nix für :P


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17.10.2018 um 17:24
Ich find es immer wieder interessant, wie man gewisse Sachen aus einem Text rauslesen kann, ohne ihn wirklich verstanden zu haben:
Die beiden Experimente der Gruppen von Nicolas Gisin an der Universität Genf und von Wolfgang Tittel an der University of Calgary ähnelten sich sehr und gingen von derselben Idee aus. Zunächst wurden die Photonen eines optischen Lasers durch spontane parametrische Abwärtskonversion in verschränkte Photonenpaare gespalten. Jedes Paar bestand aus einem langwelligen Photon mit einer Wellenlänge im Telekommunikationsbereich von 1,3 µm bzw. 1,5 µm, das durch einige zehn Meter Glasfaser weitgehend verlustfrei zu einem Detektor gelangte, und einem kurzwelligeren Photon. Letzteres wurde vorübergehend gespeichert und dann wieder emittiert, bevor es ebenfalls einen Detektor erreichte. Die Koinzidenzmessungen der Detektoren wurden ausgewertet und daraus der Grad der Verschränkung der Photonen ermittelt[Spolier: Sie sind verschränkt]
http://www.pro-physik.de/details/news/1111233/Kristall_speichert_verschraenktes_Licht.html

@Peter0167
Es ist also möglich, zwei Photonen mit unterschiedlicher Energie zu verschränken (Wir können von der Wellenlänge auf die Energie schließen: E=h\cdot \frac{c}{\lambda}).


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17.10.2018 um 17:26
@skagerak
skagerak schrieb:Könntet Ihr mir denn mal erklären was die da alles falsch erklären?
Das Video ist nicht per se schlecht (bis auf die furchtbare Sprache). Es gibt allerdings Sachen bei denen ich mir nicht sicher bin ob die Analogie hilfreich ist.

Z.B. das Beipiel mit den Würfeln: Da wird erklärt würfelt einer in Mexiko einer würfelt dan erhält der andere in Russland dieselbe Augenzahl. DAs geht noch, dann wird aber gesagt wenn man das eine Photon verändert dann veränbdert sich auch instantan das andere Photon welches sich "am Arsch der Milchstraße" befindet.

Das klingt so wie wenn man ein verschränktes Paar erzeugen kann und das dann wie ein Hebel miteinader verbunden ist, und man kann an einem Ende drehen und instantan dreht sich das andere Ende. Genau hier wird es etwas schwammig, es hört sich so an wie wenn ich durch das verschränkte Paar etwas weit entferntes instantan steuern kann. Und genau das ist eben nicht der Fall.

Also speziell ab der Minute 2:00 wird es äußerst schwammig und auch falsch. Denn dann wird auch indirekt gesagt das durch Verschränkung Information instantan übertragen werden kann, was definitiv falsch ist.


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17.10.2018 um 17:30
Izaya schrieb:Es ist also möglich, zwei Photonen mit unterschiedlicher Energie zu verschränken (Wir können von der Wellenlänge auf die Energie schließen:
Danke für den Link, genau danach habe ich gesucht. Im Übrigen werden nicht 2 Photonen miteinander verschränkt, vielmehr wird ein Photon in zwei verschränkte aufgespalten ... soviel zum "verstehenden Lesen".


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17.10.2018 um 17:32
Peter0167 schrieb:Im Übrigen werden nicht 2 Photonen miteinander verschränkt, vielmehr wird ein Photon in zwei verschränkte aufgespalten
Pff, Photonenspalterei :P:

Nein, danke für die Aufklärung. Habe mich in den Prozess, mit dem die Photonen verschränkten Photonen erzeugt werden, noch nicht eingelesen.


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17.10.2018 um 17:37
mojorisin schrieb:Das klingt so wie wenn man ein verschränktes Paar erzeugen kann und das dann wie ein Hebel miteinader verbunden ist, und man kann an einem Ende drehen und instantan dreht sich das andere Ende. Genau hier wird es etwas schwammig, es hört sich so an wie wenn ich durch das verschränkte Paar etwas weit entferntes instantan steuern kann. Und genau das ist eben nicht der Fall.
Da bin ich ganz bei Dir, ist sehr schwammig. Aber solche Videos sollen ja auch nicht auf eine Doktor-Arbeit vorbereiten, sondern Laien wie mich z.B. kurz und knackig an das Thema heranführen. Wer dann noch genaueres wissen möchte, der wird sich schon woanders weiter belesen.

Ich finde es halt nicht fair dass man es so schlecht redet und pauschal Fehler unterstellt, nur weil es nicht den erhabenen Ansprüchen von Hobby-Physikern entspricht ;)


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17.10.2018 um 17:43
@skagerak
skagerak schrieb:Aber solche Videos sollen ja auch nicht auf eine Doktor-Arbeit vorbereiten,
Nein, das sollen sie nicht. Aber das was ich angesprochen habe, ist tasächlich ein Problem, weil es vermittelt die Vorstellung wir könnten unendlich schnell Informationen übertragen. Und das ist dann einfach falsch und sollte auch in einem Vermittlungsvideo nicht so auftauchen.

Es ist nämlich tatsächlich nicht möglich am einen Partikel rumzuspielen und der verschränke Gegenspieler folgt instantan nach.


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17.10.2018 um 17:47
mojorisin schrieb:Nein, das sollen sie nicht. Aber das was ich angesprochen habe, ist tasächlich ein Problem, weil es vermittelt die Vorstellung wir könnten unendlich schnell Informationen übertragen. Und das ist dann einfach falsch und sollte auch in einem Vermittlungsvideo nicht so auftauchen.

Es ist nämlich tatsächlich nicht möglich am einen Partikel rumzuspielen und der verschränke Gegenspieler folgt instantan nach.
Ja, ist sicher ein Problem, und ist dann doch auch gut dass wir drüber geschrieben haben ;)
Mich hat es eingeführt und für alles andere lese und schreibe ich hier mit ;)


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17.10.2018 um 17:54
skagerak schrieb:Könntet Ihr mir denn mal erklären was die da alles falsch erklären?
nach meinem Verständnis widerspricht das was da hypothetisch - aber sowieso viel zu knapp/ungenau - behauptet wird, dem Prinzip, das bei der bereits im Experimentalstadium befindlichen Quantenkryptografie zum Tragen kommt, aber es ist etwas schwierig, von dem Filmchen ausgehend, die zugrunde liegenden vermeintlichen Experimente zu finden, welche die Aussagen zur "spooky Fotografie" im Video motiviert haben...

Auch sehenswert:

Youtube: Anton Zeilinger - Quantenverschränkung und Quantenkommunikation


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17.10.2018 um 17:55
@skagerak

Ich habe auch ein Video :-)

Youtube: Spukhafte Quantenverschränkung

Aber auch hier wird nicht erklärt wie die Experimentatore den Spin ändern.

Sollte dsa wirklich so funktionieren wie in den Videos beschrieben wäre folgendens möglich:

WIr verschränken zwei Elektronen und stellen das eine auf Spin up , dann muss das andere auf Spin down. Der eine nimmt dsa Elektron mit nach Andromeda.

Nun könnten wir von der Erde auf den Spin im Sekundentakt beliebig wechseln (z.B. up down up down down up down)und der auf Andromeda müsste nur ständig den Spin im Sekundentakt messen. Das perfekte überlichtschnelle Morsegerät.

Allerdings wird das so nicht fiunktionieren, und diese Erklärung, warum nicht, fehölt mir in den Videos, da dies absoulut grundlegend ist.


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