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Quantenkommunikation

95 Beiträge, Schlüsselwörter: Quanten

Quantenkommunikation

08.06.2020 um 12:30
Dachte gerade über ein System der Quantenkommunikation nach, folgendes Konzept:
Zwei Standorte beide verfügen über eine synchronisierte Atomuhr, beide verfügen über eine "unendliche" Anzahl verschränkter Teilchen. Jetzt wird in dem Takt der Atomuhr entweder keine Messung an einem Teilchen durchgeführt = 0 oder eine Messung durchgeführt = 1. Müsste man mit diesem Konzept dann nicht Daten übertragen können, wenn z.B. eines dieser Teilchen den Zustand ändert. Allerdings weiß ich nicht wie sich so eine Änderung des Zustands darstellt, fällt dies sofort am anderen Standort auf? Muss gestehen, dies ist nicht wirklich meine Baustelle...


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08.06.2020 um 12:37
taren
schrieb:
Zwei Standorte beide verfügen über eine synchronisierte Atomuhr, beide verfügen über eine "unendliche" Anzahl verschränkter Teilchen. Jetzt wird in dem Takt der Atomuhr entweder keine Messung an einem Teilchen durchgeführt = 0 oder eine Messung durchgeführt = 1. Müsste man mit diesem Konzept dann nicht Daten übertragen können
Nein.
Der Empfänger weiß ja nicht ob du eine Messung vorgenommen hast oder nicht. Somit kann die "0" und "1" nicht zugeordnet werden.


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08.06.2020 um 12:47
pluss
schrieb:
Nein.
Der Empfänger weiß ja nicht ob du eine Messung vorgenommen hast oder nicht. Somit kann die "0" und "1" nicht zugeordnet werden.
Hab ich mir fast schon gedacht, wie will man denn den Zustand erfahren wenn nicht auch durch eine Messung.


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08.06.2020 um 13:32
taren
schrieb:
Müsste man mit diesem Konzept dann nicht Daten übertragen können, wenn z.B. eines dieser Teilchen den Zustand ändert.
Nicht direkt. Der Messvorgang selbst stellt zudem keine Informationsübertragung im "kausalen Sinn" dar, diese müsste schon auf konventionelle Weise (sublight speed) übertragen werden.

Eine Informationsübertragung mittels Quantensystemen ist zwar prinzipiell möglich, aber nur in Verbindung mit einem "klassischem" Informationskanal, durch den eine Verletzung des Kausalitätsprinzips und der Relativitätstheorie ausgeschlossen wird.

Aber mal abgesehen davon, warum muß die Messung an beiden Standorten synchron erfolgen, "Gleichzeitigkeit" ist eh relativ. Wenn am Standort A bei einer Messung die Quanteneigenschaft XY festgestellt wird, dann wird man am Standort B die gleiche Quanteneigenschaft messen, egal wann die Messung erfolgt (insofern man das Quant so lange wechselwirkungsfrei isolieren kann).


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08.06.2020 um 14:21
taren
schrieb:
beide verfügen über eine "unendliche" Anzahl verschränkter Teilchen.
Macht leider keinen Sinn, auch wenn "alles funktioniert" muss man noch festlegen welches Quant gemessen werden soll, daher kann gleich die Übertragung als Info dienen.


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08.06.2020 um 14:55
@Peter0167 :merle:
Peter0167
schrieb:
Wenn am Standort A bei einer Messung die Quanteneigenschaft XY festgestellt wird, dann wird man am Standort B die gleiche Quanteneigenschaft messen, egal wann die Messung erfolgt (insofern man das Quant so lange wechselwirkungsfrei isolieren kann).
Es kann doch (mMn) nicht egal sein, "wann" die Messung am Standort B erfolgt.

Erfolgt sie "vor" der Standort A-Messung,
dann erhält man eine Quanteneigenschaft, die durch die eigene Messung erzeugt wurde
und nicht durch die Messung am Standort A.

... oder hab ich Dich da falsch verstanden :ask:


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08.06.2020 um 15:13
delta.m
schrieb:
dann erhält man eine Quanteneigenschaft, die durch die eigene Messung erzeugt wurde
Die Quanteneigenschaft wird ja nicht durch die Messung erzeugt ... sie wird nur "offengelegt".

Nach meinem Verständnis haben verschränkte Quanten bereits bei ihrer Erzeugung die entsprechenden Quanteneingenschaften. Vor der Messung sind sie noch unbestimmt (Wellenfunktion), bei der Messung kollabiert diese Wellenfunktion und danach liegen die Karten auf dem Tisch.

Der Grund, warum ich das annehme ist Folgender: Mit der Messung einer der beiden verschränkten Quanten weiß ich instantan, welchen Quantenzustand das andere Quant hat, ohne das dieser gemessen wurde. Die Messung misst also einen bereits vorhandenen Quantenzustand, und erzeugt ihn nicht.

Kann aber auch sein, dass ich mich irre, und alles was ich geschrieben habe ist kompletter Bullshit. Wenn mir jemand das Gegenteil plausibel erklären kann, nehme ich das total entspannt zur Kenntniss und denk da weiter drüber nach :D


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08.06.2020 um 15:32
Peter0167
schrieb:
Kann aber auch sein, dass ich mich irre, und alles was ich geschrieben habe ist kompletter Bullshit.
Das kann gar kein kompletter BS sein, weil ich da ähnlich denke :troll: :D

...aber nochmal dazu:
Peter0167
schrieb:
Nach meinem Verständnis haben verschränkte Quanten bereits bei ihrer Erzeugung die entsprechenden Quanteneingenschaften. Vor der Messung sind sie noch unbestimmt (Wellenfunktion), bei der Messung kollabiert diese Wellenfunktion und danach liegen die Karten auf dem Tisch.
Du nimmst also an, dass dieser Quantenzustand ( "0" oder "1" ) bereits vor einer Messung feststeht?

D.h., das Teilchen würde sich,
egal wann und wie eine Messung stattfindet,
immer für den gleiche Quantenzustand "entscheiden"?


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08.06.2020 um 15:38
delta.m
schrieb:
Du nimmst also an, dass dieser Quantenzustand ( "0" oder "1" ) bereits vor einer Messung feststeht?
0 und 1 sind ja keine Quantenzustände sonder "Informationen" die man entsprechend des Quantenzustandes zuordnet. Spin und Polarität sind Quantenzustände, und die werden durch die Messung nicht verändert.

Bei der Messung verschränkter Quanten werden ja beide Quanten gemessen. Würde das Ergebnis durch die Messung bestimmt, käme man ja auf willkürliche Ergebnisse. Man misst aber an beiden Quanten die jeweils gleichen Eigenschaften, also müssen die bereits vor der Messung vorgelegen haben (man kennt sie aber vor der Messung noch nicht).


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08.06.2020 um 15:55
@Peter0167
Peter0167
schrieb:
Man misst aber an beiden Quanten die jeweils gleichen Eigenschaften, also müssen die bereits vor der Messung vorgelegen haben (man kennt sie aber vor der Messung noch nicht).
Ok.
Ich ging immer davon aus,
dass Quant A nach der Messung seine "Eigenschaft" in "Null-Zeit" an Quant B schickt
und dieser dann die gleiche besitzt.

Muss da mal genauer nachlesen - Danke für Deine Infos bis dahin :)


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08.06.2020 um 16:09
delta.m
schrieb:
Ich ging immer davon aus,
dass Quant A nach der Messung seine "Eigenschaft" in "Null-Zeit" an Quant B schickt
und dieser dann die gleiche besitzt.
Das wäre ja dann eine klassische Informationsübertragung und gemäß RT instantan nicht möglich.

Verschränkte Quanten (z.B. Photonen) erhalten bei ihrer Erzeugung (in einem geeigneten Kristall) bereits alles mit auf den Weg bekommen (gleicher Spin, gleiche Polarität, und was es sonst noch Cooles gibt).

Bevor man nicht nachgeschaut (gemessen) hat, kennt niemand diese Eigenschaften, vermutlich nicht einmal die Quanten selbst. Der Theorie nach können sich die Quanten beliebig weit voneinander entfernen und behalten dennoch ihre Eigenschaften bei. Wenn jetzt bei einem Quant gemessen wird (Photon A ist vertikal polarisiert), weiß man ohne das am Photon B gemessen wurde, dass dieses ebenfalls vertikal polarisiert ist. Wenn man will, kann man das auch eine Stunde später oder früher kontrollieren, wird aber immer zu diesem Ergebnis kommen.


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08.06.2020 um 17:21
@delta.m

Ich habe mir noch mal dieses berühmte Video zum Doppelspalt und der Quantenverschränkung reingezogen. Da wird "meine" Lösung zwar als mögliche Variante erwähnt, aber dennoch scheint es eine bessere Erklärung zu geben:

Quantenmechanik - Doppelspalt, Verschränkung und Nichtlokalität | Doku


Ab Minute 21:15

Dort wird der instantane Informationsaustausch ausgeschlossen, da er gegen die RT verstößt, was auch plausibel ist. Die Variante, bei der beide Photonen mit den selben Quanteneigenschaften "geboren" werden, wird aus Gründen verworfen, die ich noch nicht ganz nachvollziehen kann ... kommt aber vielleicht noch :D

Die einzige schlüssige Lösung wäre demnach, dass die Photonen nie getrennt waren, sondern ein Quantensystem bilden, was jedoch zusätzliche Fragen hinsichtlich "räumlicher Trennung" auffwirft.

Für mich klingt das noch verrückter als der Zwillings-Kram :D


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08.06.2020 um 17:34
Peter0167
schrieb:
Die Variante, bei der beide Photonen mit den selben Quanteneigenschaften "geboren" werden, wird aus Gründen verworfen, die ich noch nicht ganz nachvollziehen kann ...
Das hat mich bei Deinem Beitrag...
Peter0167
schrieb:
Verschränkte Quanten (z.B. Photonen) erhalten bei ihrer Erzeugung (in einem geeigneten Kristall) bereits alles mit auf den Weg bekommen (gleicher Spin, gleiche Polarität, und was es sonst noch Cooles gibt).
...auch iwie "gestört" (falls Du damit (sinngemäß) das gleiche sagen wolltest)
Peter0167
schrieb:
Ab Minute 21:15
Werde das Video mal begutachten.




-----------------
ps:

Was meinst Du mit
Peter0167
schrieb:
Für mich klingt das noch verrückter als der Zwillings-Kram :D
das Zwilligsparadoxon?


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08.06.2020 um 18:10
Peter0167
schrieb:
Nach meinem Verständnis haben verschränkte Quanten bereits bei ihrer Erzeugung die entsprechenden Quanteneingenschaften. Vor der Messung sind sie noch unbestimmt (Wellenfunktion), bei der Messung kollabiert diese Wellenfunktion und danach liegen die Karten auf dem Tisch.
Da war wohl mein Denkfehler, auch wenn durch die Messung die Karten auf dem Tisch liegen, wie du schreibst, ist dies nur am Standort der Messung bekannt. Man weiß praktisch am Standort A beide Ergebnisse aber am Standort B muss man erst selbst messen um das Ergebnis zu haben.
abahatschi
schrieb:
Macht leider keinen Sinn, auch wenn "alles funktioniert" muss man noch festlegen welches Quant gemessen werden soll, daher kann gleich die Übertragung als Info dienen.
Das wäre so gesehen kein "Problem", man könnte die Anzahl der Quanten ja vorher durchnummerieren und sagen Quant 1 wird mit Takt 1 gemessen und Quant 2 wird mit Takt 2 gemessen, usw..


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08.06.2020 um 19:21
delta.m
schrieb:
das Zwilligsparadoxon?
Nein. Der Begriff "Zwillinge" wird auch im Video verwendet und soll ausdrücken, dass beide Photonen identische Eigenschaften besitzen, quasi wie bei eineiigen Zwillingen.

Je öfter ich mir anhöre, warum dies nicht der Fall sein kann, desto skeptischer werde ich. Sinngemäß wird da argumentiert: sie können keine Zwillinge sein, weil ... sonst wären sie ja identisch. Das verstehe ich nicht.

Andererseits hält man es für schlüssig, dass 2 räumlich getrennte Photonen nicht getrennt sind, sondern ein Quantensystem bilden. Und kein Wort darüber, was das nun bedeuten soll ... läuft vermutlich darauf hinaus, dass beide letztlich doch identisch sind (also Zwillinge).


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08.06.2020 um 19:30
Peter0167
schrieb:
Je öfter ich mir anhöre, warum dies nicht der Fall sein kann, desto skeptischer werde ich. Sinngemäß wird da argumentiert: sie können keine Zwillinge sein, weil ... sonst wären sie ja identisch. Das verstehe ich nicht.
Geht mir exakt auch so - verstehe die Begründung nicht.

Lese mir grade bei "Scienceblogs" über das Thema ein paar Sachen durch - vllt. wird man da (noch) schlauer ... ;)


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08.06.2020 um 20:06
Das Stichwort zu der Frage dürfte Bellsche Ungleichung lauten. Damit wurde letztlich belegt, das die Teilchen den Zustand eben nicht von Anfang an haben, sondern die Messung am einem Teilchen den Zustand des anderen ändert. Das ist ziemlich ärgerlich für die Relativitätstheorie, entsprechend ist die Bellsche Ungleichung gewissermaßen die Widerlegung eines Einsteinschen Konzepts.

Wikipedia: Bellsche_Ungleichung

Meines Wissens gilt das als Teil des Standardmodells der Teilchenphysik. Moderne Kritik an der Interpretation gibt es; allerdings scheinbar ohne großen Nachhall. Ich erinnere mich düster an eine Webseite, die das Prinzip der Bellschen Ungleichung zumindest ein wenig einfacher umschrieb. Ich schaue mal, ob ich diese einfachere Umschreibung noch einmal finde.


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09.06.2020 um 21:01
Die Webseite, die mir vorschwebte, habe ich nicht mehr gefunden. Dafür eine andere. Ich kann nichts zu den anderen Artikeln auf der Webseite sagen; aber die Erklärung über die Bellsche Ungleichung ist die einfachste, die ich kenne, und sie ist korrekt.

https://www.ilja-schmelzer.de/realism-de/game.php

Auch gut erklärt mit deutlich mehr Tiefgang wäre dann hier:

http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2013/01/05/quantenzustaende/?all=1


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09.06.2020 um 22:00
@Peter0167
Ich habe mir das Video angesehen und auch schon andere Videos zum Doppelspaltexperiment gesehen. Absolut interessante Thematik. ;)

Als Laie würde ich sagen, dass die Annahme, dass die schnellste Geschwindigkeit, die wir kennen, die Lichtgeschwindigkeit ist ... möglicherweise nicht richtig sein könnte.

Da die Photonen keine Zwillinge sind, weil eine mögliche Erbinformation nicht auf alle Eventualitäten vorprogrammiert sein kann ... könnte man zu der Annahme gelangen, dass es eine Art Kommunikation zwischen Photonen geben könnte, die wir noch nicht entschlüsseln können.

Die dritte Möglichkeit haben Esoteriker parat, die meinen, dass Beobachtung/Messung so einen Einfluß auf die Photonen haben, dass sie sich anders verhalten ... als erwartet bzw. anders als das Zufallsprinzip.


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09.06.2020 um 22:39
SophiaPetrillo
schrieb:
Als Laie würde ich sagen, dass die Annahme, dass die schnellste Geschwindigkeit, die wir kennen, die Lichtgeschwindigkeit ist ... möglicherweise nicht richtig sein könnte.
Das ist jedoch ein Irrtum, da es zur Informationsübertragung via Quantenverschränkung nunmal einen herkömmlichen Kanal braucht. Will heißen: Auch über Quantenverschränkung ist Informationsübertragung nicht schneller als mit c möglich.

Siehe hierzu auch:

Wikipedia: Quantenverschränkung#Keine_überlichtschnelle_Informationsübertragung
SophiaPetrillo
schrieb:
Da die Photonen keine Zwillinge sind, weil eine mögliche Erbinformation nicht auf alle Eventualitäten vorprogrammiert sein kann ... könnte man zu der Annahme gelangen, dass es eine Art Kommunikation zwischen Photonen geben könnte, die wir noch nicht entschlüsseln können.
Gerade weil zwei verschränkte Photonen in ihrem Verhalten eher als ein "einziges" Teilchen zu betrachten sind, findet hierbei ja eben keine Informationsübertragung in dem Sinne statt. Und solange nicht gemessen wird, ist der Zustand auch unbestimmt, genauso wie bei Schrödingers Katze, denn (wie oben schon erwähnt) widerlegten die Messreihen der Bellschen Ungleichung letztlich Einsteins Kozept über die bereits vor der Messung festgelegten Quantenzustände. Mit anderen Worten: Der Spin und die Polarität der verschränkten Photonen befinden sich in einem Überlagerungszustand, der letztlich erst mit der Messung eindeutig festgelegt wird.

Ich selbst würde die Quantenverschränkung eher als ein einziges über den Raum "ausgedehntes" System bezeichnen, in welchem instatane Prozesse ablaufen, das auch bei einer Wechselwirkung mit der äußeren Umwelt ebenso im gesamten System instatan einen bestimmten Zustand einimmt.
SophiaPetrillo
schrieb:
Die dritte Möglichkeit haben Esoteriker parat, die meinen, dass Beobachtung/Messung so einen Einfluß auf die Photonen haben, dass sie sich anders verhalten ... als erwartet bzw. anders als das Zufallsprinzip.
Naja, hier ist eher die Frage, was die Esoteriker als eigentliche Ursache für den Beobachtungs- Messeinfluss ausmachen. In der Regel haben deren Antworten ja mit Wissenschaft nicht allzu viel gemein.


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