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THEMA: Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen

Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 14 Okt 2017 08:18 #20480

Habe ich das Delayed-Choice Entanglement Swapping Experiment richtig verstanden? Eine Quelle emittiert zwei verschränkte Photonenpaare. Von jedem Paar geht jeweils ein Photon in ein optisches Kabel (7 m Länge) und deren Polarisationen werden am Ende des Kabels gemessen (35 ns nach dem Start des Experiments), jedoch noch nicht beobachtet. Die anderen zwei Photonen gehen in ein etwas längeres Kabel (104 m) und man entscheidet sich später (520 ns nach dem Start des Experiments), ob man diese beide Photonen miteinander verschränken will oder nicht. Diese Entscheidung wird nach der Messung der Polarisationen gefällt.

Vergleicht man die Polarisationsmessungen die zuvor gemacht wurden, so sind diese korreliert oder nicht, je nach dem, wie man später entschieden hat.

Hoffe, das habe ich soweit richtig verstanden.

Zwei Fragen:
- Was passiert genau, wenn man die Polarisationsmessungen bereits vergleicht, bevor die Entscheidung getroffen wird?
- Wie wurde die Messung zwischengespeichert? Was unterscheidet die Messung von der Beobachtung?

Danke!

Bezieht sich auf Paper "Experimental delayed-choice entanglement swapping" von Xiao-song Ma, Stefan Zotter, Johannes Kofler, Rupert Ursin, Thomas Jennewein, Caslav Brukner, Anton Zeilinger in "nature physics", 22. April 2012

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 14 Okt 2017 15:01 #20500

Ich kenne nur den "Delayed Choice Quantum Eraser":


Ich denke, es läuft auf das Gleiche hinaus. Es geht um die Null-Messung, die vor der anderen Messung gemacht wird und im Prinzip aufgrund der zeitlichen Reihenfolge unabhängig feststehen müsste. Das tut sie aber nicht. Die Null-Messung wird praktisch "rückwärts in der Zeit" durch das zeitlich spätere Messergebnis festgelegt. Das beweist, dass die Dimension Zeit bei dem Phänomen Verschränkung keine Rolle spielt.

Man kann das Gedankentechnisch auf die Spitze treiben: Die Ergebnisse der Null-Messung werden 100 Jahre in einem Safe aufbewahrt, jedoch nicht kontrolliert. Nach 100 Jahren treffen dann die verschränkten Partnerteilchen im 2. Detektor ein (nachdem sie 100 Lichtjahre zurückgelegt haben). Wir kontrollieren die aktuelle und die 100 Jahre alte Messung (Interferenzmuster oder nicht). Was glaubst Du was da rauskommt? Ordnet man die Messungen den verschränkten Teilchen zu, haben genau die ehemals verschränkten Teilchen entweder gemeinsam! das Interferenzmuster oder nicht. Crazy! Aber wahr!

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 14 Okt 2017 20:23 #20508

  • Chris
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Was so in der Zusammenfassung steht ist:
Motiviert durch die Frage, welche Art von physikalischen Interaktionen und Prozessen für die Herstellung von Quantenverschränkung benötigt werden, hat Peres die radikale Idee des Verzögerte-Wahl-Verschränkungsaustausches vorgeschlagen. Dort kann die Verschränkung nach posteriori erzeugt werden, nachdem die verwickelten Teilchen gemessen wurden und möglicherweise nicht mehr existieren. Das Experiment soll eine Realisierung von Peres Gedanken sein. Mit vier Photonen wird die Wahl der Messung verzögert, die durch einen hochschnellen abstimmbaren Bipartiten-Analysator und einen Quanten-Zufallszahlengenerator implementiert wurde, auf zwei der Photonen in die zeitliche Zukunft der Register der beiden anderen Photonen aufgesetzt.
Dies projiziert die zwei bereits registrierten Photonen effektiv auf einen von zwei sich gegenseitig ausschließenden Quantenzuständen, bei denen die Photonen entweder verschränkt sind (Quantenkorrelationen) oder trennbar sind (klassische Korrelationen). Dies kann auch als "Quantenkontrolle in die Vergangenheit" angesehen werden.

Was sich so mache Menschen nicht ausdenken, es gibt sogar 2 Fragen mit 3 Fragen. somit Antwort 1: dadurch erhalte ich diese Zufalls generierten zustand, Antwort 2: Länge, und in diesem fall Zeit, also eine Messung passiert instantan, eine Beobachtung muss sich ausbreiten, jedoch entspricht eine Beobachtung auch eine Messung.
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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 14 Okt 2017 21:02 #20514

Interessant auf jeden Fall, mit Many Worlds und ähnlichen Theorien ist dies denke ich auch ohne den Aspekt "rückwärts in der Zeit" erklärbar oder irre ich mich da?

Nehme an, das ist so ähnlich wie bei Schrödingers Katze. Solange man nicht hingeschaut hat, könnte ein Interferenzmuster gemessen worden sein oder auch nicht. Spätestens beim Hinsehen "muss sich das Universum entscheiden". Bis dahin lässt es sich alle Optionen offen.

Die Zeit spielt offenbar keine grosse Rolle, ausser, man sieht eben vorher schon nach, bevor das Experiment beendet ist, und darauf bezog sich meine Frage:

Was passiert, wenn ich die Messung eben nicht 100 Jahre im Safe aufbewahre, sondern vorher schon hinsehe? Für welche Variante entscheidet sich das Universum? Gibt es dann eine Dekohärenz und die Teilchen sind nicht mehr verschränkt oder was passiert genau? Und wie definiert sich kontrollieren/hinschauen vs. messen? Nehme an, in der Mathematik geht dies klar hervor.

Im YouTube Video von Ihnen ist immer die Rede von "Conscious Observer" und "Knower", das scheint mir eher wieder etwas esoterisch, obwohl das Video die Thematik sonst gut erklärt und verschiedene Beispiele gibt (u.a. auch Delayed-choice Entanglement Swapping).

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 14 Okt 2017 21:22 #20517

Chris schrieb: es gibt sogar 2 Fragen mit 3 Fragen.

:D

Chris schrieb: Antwort 2: Länge, und in diesem fall Zeit, also eine Messung passiert instantan, eine Beobachtung muss sich ausbreiten, jedoch entspricht eine Beobachtung auch eine Messung.

Ich nehme an, dass das Messergebnis relativ rasch nach der Messung auf einem Computerchip gespeichert wird, d.h. bevor der Entscheid des weiteren Verlaufs des Experiments gefallen ist. Der Inhalt des Computerchips ist also zunächst noch nicht vollständig bestimmt, also quasi in einem überlagerten Zustand!? Wenn ich als Beobachter den Inhalt des Computerchips auslese aber die Information geheim behalte, bin *ich* dann für einen weiteren Beobachter auch in einem überlagerten Zustand. Es gibt mich also quasi doppelt - das eine Ich hat das eine Ergebnis gesehen und das zweite Ich hat das andere Ergebnis gesehen? Many Worlds lässt grüssen?

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 14 Okt 2017 21:57 #20518

  • Chris
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Die kommen da verspätet ins spiel aufgrund der länge,... also von den anderen verschränkten aus gesehen ja, sind die zeitlich versetzt und da eine Verschränkung räumlich unmittelbar stattfindet. ist der Vorgang dieser zeitlich zurück zu denken, jedoch nur diese Verschränkung untereinander. Ich denke das wird so nix denn eines darf man da nicht vergessen: Victor ist in diesem Gedanken Experiment Verschränkt. Eine Kryptographie mit Verschränkung auf zu bauen, ist denke ich erstmal interessanter, also so Verschrenkungsdiarrhö.

//: @füsik: jegliche vorstellbare Interaktion kann auch eine Messung entsprechen, hin schauen gehört auch dazu. Das hinschauen vorher kannst du dir aber abschminken, lasse ich nicht durchgehen.

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 15 Okt 2017 10:57 #20545

Ich führe hier mal einen zugegebermaßen etwas alten Artikelin die Diskussion ein: www.spektrum.de/news/teilchen-im-zwiespalt/708707 aus dem Jahre 2004.

Hier geht es um die Temperaturabhängigkeit des Ergebnisses zu Beugungsexperimenten:

"Nun wiederholten die Forscher die Experimente mit einem Beugungsgitter, dass prinzipiell ganz ähnliche Interferenzmuster aufweist wie ein Doppelspalt. Doch es gab noch eine Änderung: Bevor der Teilchenstrahl auf das Gitter traf, wurde ihm mit Laserlicht ordentlich eingeheizt. Temperaturen zwischen 1000 und 5000 Kelvin stellten Lucia Hackermüller und ihre Kollegen ein. Anschließend detektierten sie auf der anderen Seite des Gitters die Position der Teilchen – ganz so wie bei den Elektronen auf dem Leuchtschirm.

Bei Temperaturen um 1000 Kelvin war alles wie gewohnt: Auf dem Schirm zeigte sich ein Interferenzmuster, das die Wellennatur der Fullerene widerspiegelte. Bei höheren Temperaturen verschwand jedoch dieses Muster zusehends und machte dem Bild Platz, das klassisch zu erwarten ist, wenn massebehaftete Teilchen auf ein gitterartiges Hindernis prallen. Was war geschehen?

Das Versuchsergebnis fällt nicht aus dem Himmel, schon die Theorie sagt voraus, dass die quantenmechanische Interferenz zerfällt, wenn die Teilchen zu "heiß" sind. Physiker sprechen hier auch von Dekohärenz. Man darf sich das ungefähr wie folgt vorstellen: Die heißen Teilchen emittieren Wärmestrahlung, anhand derer sie prinzipiell zu orten sind."


Hier scheint es so zu sein, dass das Wellenmuster zusammenbricht, wenn durch ein Photon eine Messbarkeit prinzipiell gegeben ist - unabhängig davon, ob tatsächlich eine Messung stattgefunden hat.

Wie passt das zu den anderen Experimenten?

Nicht extra gekennzeichnete Beiträge sind normale private Beiträge. Sie sollten genauso diskutiert und kritisiert werden wie alle anderen Beiträge auch.

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 16 Okt 2017 09:22 #20573

füsik schrieb: Was passiert, wenn ich die Messung eben nicht 100 Jahre im Safe aufbewahre, sondern vorher schon hinsehe? Für welche Variante entscheidet sich das Universum? Gibt es dann eine Dekohärenz und die Teilchen sind nicht mehr verschränkt oder was passiert genau?

Dann gibt es Dehärenz und die Teilchen sind nicht mehr verschränkt.

füsik schrieb: Und wie definiert sich kontrollieren/hinschauen vs. messen? Nehme an, in der Mathematik geht dies klar hervor.

Der Zusammenbruch der Wellenfunktion geht aus der Mathematik nicht hervor. Messen heisst Wechselwirkung und das heisst wiederum, dass ein Energieübertrag stattfindet (Vielfaches des Planckschen Wirkungsquantums).

füsik schrieb: Im YouTube Video von Ihnen ist immer die Rede von "Conscious Observer" und "Knower", das scheint mir eher wieder etwas esoterisch, obwohl das Video die Thematik sonst gut erklärt und verschiedene Beispiele gibt (u.a. auch Delayed-choice Entanglement Swapping).

Genau das ist der Knackpunkt, es scheint aber tatsächlich so zu sein, dass man Dekohärenz auch ohne Messung erreichen kann. Nämlich nur durch Information, die Fakten schafft.

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 17 Okt 2017 22:38 #20732

Danke für die vielen Antworten. Mir scheint es schwer, Meinungen von "harten Fakten" zu unterscheiden. Mich interessiert vor allem, was von der Wissenschaftswelt als so gut wie gesichert gilt.

Im Originalexperiment (s. Diagramm von Chris) bei Alice und Bob wird direkt nach dem Polarizing Beam Splitter das Photon mit einem Single-Photon Counting Module gemessen. Die Messung ist gemacht und irgendwo elektronisch gespeichert. Erst in der "timelike future" wird die genaue Konfiguration des Experiments von Victor eingestellt (also in allen Reference-Frames eine verzögerte Entscheidung).

Kann man also sagen, dass das Single-Photon Counting Module inkl. dem auf einem Speicherchip elektronisch gespeicherten Messresultat in einem überlagerten Zustand befindet bis die Information abgegriffen und verglichen wird? Offenbar ist die Information ja ungewiss bis Victor eine Entscheidung fällt und die Ergebnisse verglichen werden.

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 18 Okt 2017 09:34 #20748

füsik schrieb: Kann man also sagen, dass das Single-Photon Counting Module inkl. dem auf einem Speicherchip elektronisch gespeicherten Messresultat in einem überlagerten Zustand befindet bis die Information abgegriffen und verglichen wird?

Ja.

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 18 Okt 2017 20:53 #20789

Man könnte die beiden Module durch zwei menschliche Augen ersetzen und der Speicher durch das menschliche Gehirn. Man könnte die beiden Menschen dann fragen, welches Resultat sie gesehen hätten. Deren Meinung nach hätten sie von Anfang an das entsprechende Resultat gesehen. Obwohl der Ablauf des Experiments erst später entschieden wurde.

Immer noch richtig?

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Unklarheiten zum Delayed-choice Entanglement Swapping Experimen 19 Okt 2017 17:40 #20872

Nein. Damit bricht die Verschränkung zusammen.

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