Quantenverschränkung: Zustand vor der Messung

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

Vorweg: Ich kenne mich mit Quantenverschränkung nicht sehr gut aus. Vielleicht ist die Frage des wegen auch schnell beantwortet.

Misst man bei einem Elektron Spin Up erhält das andere zeitgleich den entgegengesetzten Spin (Spin Down). Aber wer sagt, dass die beiden Spin-Zustände nicht schon vorher festgelegt waren? Dann wäre es keine sofortige Kommunikation sondern einfach nur ein Erkennen, dass sie schon vorher entgegengesetzt waren. Kann man häufiger messen oder vielleicht sogar den Spin selbst festlegen/messen? So blöd kann die Physik gar nicht sein, aber woher weiß man, dass die Information nicht schon vorher entgegengesetzt war?

mfg
Alex

#2

Hallo,

Das sagt das Stern-Gerlach-Experiment und seine Interpretation in der QM: Quantenmechanische Teilchen verhalten sich eben anders als klassische. In diesem Fall sind die beiden zum Spin 1/2 gehörigen Eigenzustände des Elektrons, bevor gemessen wird, superponiert. Superposition ist aber etwas anderes als ein Mischzustand (wie man es bei klassischen Objekten beschreiben würde). Erst wenn die Spinausrichtung der z-Komponente (parallel oder antiparallel zum inhomogenen Magnetfeld) beobachtet wird, entscheidet sich das Teilchen für die Projektion in eine dieser beiden Zustände, und zwar exakt zu je 50%. Und diese Festlegung existiert auch nur am Ort dieser Festlegung, d.h. im Magnetfeld, und auch nur zu dem Zeitpunkt seines dortigen Aufenthalts.

Man kann sogar sagen (und manche Quantenphysiker tun das auch), daß die Teilcheneigenschaft „Spin“ auf dem Weg zwischen Quelle und Magnet überhaupt nicht existiert.

Und das ist bei verschränkten Teilchenpaaren genauso. Am Entstehungsort des Paares ist die Spinsumme exakt Null. Und das bleibt auch im weiteren Verlauf so, wenn die Teilchen sich in entgegengesetzte Richtung von einander entfernen. Die Spins bleiben korrelliert, aber ihre Richtung ist nicht festgelegt. Die wird erst festgelegt, wenn eines der Teilchen in der Nachweis-Apparatur genötigt wird, sich zu entscheiden für |↑> oder |↓>. Und, wie oben gesgat, existiert diese Festlegung auch nur dort am Ort den beobachtenden Magneten.

Das Erstaunliche ist aber dann gerade, daß dadurch instantan - und das heißt: ohne Informations-Transport - auch der Spinzustand des verschränkten Teilchens des Paares festgelegt ist.

Sie verhalten sich also so, als seien sie - trotz beliebig großer räumlicher Distanz - nur 1 Teilchen mit Gesamtspin Null.

Gruß
Metapher
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#3

heißt das man kann mehrere Male messen und die Spins bleiben korrelliert? Oder zieht das verschränkte Teilchen nur bei der ersten Messung nach?

#4

Hier weiß ich nicht genau, was du meinst. Denn „messen“ heißt ja, daß die jeweilige Zustands-Wahl des Teilchens im Detektor nachgewiesen wird. Damit ist es aber im Detektor absorbiert und ein zweiter Durchlauf (im einfachsten Beispiel eines solchen Experiments Elektronen oder Ag-Atome in einem Stern-Gerlach-Arrangement) nicht mehr möglich.

#5

Beim nochmaligen drüberlesen merke gerade, ich habe den Satz, den ich zitiert habe missverstanden.

Das beantwortet dann meine Frage, so wie ich das verstanden habe:

Man kann also nicht entscheiden, ob |↑> oder |↓> aber man kann den Betrag des Dreh-Impulses beliebig wählen und auch öfter messen, ohne ihn zu verändern.
Ob |↑> oder |↓> kann man nicht beeinflussen aber den Betrag des Spins weiß man vorher und der verändert sich auch nicht, wenn man ihn misst.