Würzburger Quantenphysik- Konzept

G14 Verschränkte Zustände_2

Überlagerungs-Zustände  Verschränkte Zustände_1  

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Es können nicht nur identische Teilchen miteinander "verschränkt" werden, sondern auch ganz unterschiedliche, z.B. ein Elektron und ein Photon, oder ein Atom und ein Photon. Das wären dann weder Licht- noch Materiewellen, sondern "Licht-Materie"-Wellen in einem abstrakten 6-dimensionalen Raum. Die kann man sich nun wirklich nicht anschaulich vorstellen, und niemand bedauert das!

Ohne eine Messung haben die beiden Teilchen keine individuellen Eigenschaften und keine individuelle Existenz. Deshalb ist ein Teilchen-Modell zur Beschreibung eines Zweiteilchen-Zustands unbrauchbar. Auch ein naives Wellenmodell versagt, weil z.B. im Rahmen der Schrödinger-Theorie Wellen in einem abstrakteren, mindestens 6-dimensionalen Raum verwendet werden müssen. Das ist übrigens eines der Argumente, weshalb Teilchen keine mehr oder weniger realistischen Wellenpakete im Anschauungsraum sein können.

Mit verschränkten Zuständen von Teilchen wurde ein weiterer Mechanismus gefunden, der ein Interferenzbild verhindert, wenn Welcher-Weg-Information gewonnen wurde: In solchen Fällen kann keine Interferenzfigur auftreten, weil infolge der Welcher-Weg-Messung ein verschränkter Zustand entsteht, dessen Anteile sich nicht alle am gleichen Ort überlagern. Markiert man z.B. wie nach dem Prinzip-Experiment von Englert, Scully und Walther den Weg von Atomen durch einen Doppelspalt durch Photonen, so entsteht ein verschränkter Zustand (ein Atom-Photon-Zustand), bei dem sich zwar die Atome in der Ebene der erhofften Interferenzfigur überlagern, nicht aber die Photonen, die als "Wegmarken" anderswo gespeichert sind. Eine Interferenzfigur entsteht nicht.


Ein anderer Grund für die verhinderte Interferenz, wenn Welcher-Weg-Information gewonnen wurde, ist der, dass Teilchen am Doppelspalt z.B. nicht gleichzeitig einen be-stimmten Durchtrittsort und einen be-stimmten Querimpuls besitzen. Die Un-be-stimmtheit von Durchtrittsort und Querimpuls wird durch die HUR beschrieben. In diesem Sinn ist also die HUR ein weiterer Grund für die verhinderte Interferenz bei Welcher-Weg-Information.

Um das plausibel zu machen wird häufig ein klassisches Modell verwendet, das behauptet, dass durch eine Messung ein Zustand verändert werde, indem das System durch Stöße "gestört" werde. Der Bereich dieser Störung werde durch die Heisenbergsche Un-be-stimmtheitsrelation beschrieben. Ein solches Modell hat historisch mitgeholfen, die eigenartigen Konsequenzen der Quantentheorie plausibel zu machen. Tatsächlich kommt ein solcher Mechanismus in der Quantentheorie nicht vor, und wenn ein System "gestört" werden kann, müsste es auch ein "ungestörtes" Verhalten geben. Dafür gibt es keinerlei Hinweis.

Wohl aber findet in der Regel bei jeder Messung ein unvermeidbarer Eingriff statt, indem eine un-be-stimmte Messgröße durch die Messung be-stimmt wird. In der Quantentheorie ist auch die HUR nicht eine Folge von irgendwelchen klassisch vorgestellten "Störungen" durch den Messprozess, sondern eine Folge der nicht gleichzeitigen Messbarkeit von nur klassisch denkbaren Eigenschaften.)