Würzburger Quantenphysik- Konzept

G14a
„Dreiklang“ und „Ge­burtsurkunde“ des verschränk­ten Zustands

Überlagerungs-Zustände  Verschränkte Zustände_1  

Lehrtext/Inhalt

Glossar  Versuchsliste

Im- pres- sum


Aus didaktischen Gründen habe ich zwei – wie ich glaube – griffige Namen für zwei Grundtatsachen von verschränkten Zuständen eingeführt:

Die so genannte "Geburtsurkunde des verschränk­ten Zustands" legt einige wenige Eigen­schaften des Gesamtzustands fest, z.B. den Gesamtspin 0 oder den Ge­samtimpuls 0.

Sie bleiben erhalten über das gesamte „Leben“ des Zustands hinweg von seiner Entstehung, über sein „Wirken“ bis zu seinem „Tod“ durch die Messung von Eigenschaften von Einzelteilchen. Einzelteilchen entstehen erst durch den Eingriff der Messung. Natür­lich können andere Eingriffe auch den verschränkten Zustand (Gesamt-Zustand) selbst verändern.

Die Bezeichnung "Dreiklang des verschränkten Zustands" soll verhindern, dass man einen zu engen Zusammen­hang zwischen verschränkten Zuständen und Einzel­teilchen sieht. Sie besagt:


"Dreiklang des verschränkten Zustands"

In vie­len Fällen
entsteht ein verschränkter Zustand aus Ein­zelteilchen,
besteht aber nicht aus einzelnen (individuellen) Teilchen, und
zerfällt bei einer Messung von Eigenschaften eines Einzelteil­chens wieder in Einzelteilchen unter Einhal­tung der "Geburtsurkunde".

(Es gibt auch andere verschränkte Zustände, die nicht aus verschie­denen Teilchen entstehen. Ein Beispiel sind verschränkte Zustände zwischen Spin und Bahndrehimpuls eines Elektrons der Atomhülle, oder, genau genommen, die Atomhülle selbst. Es gibt auch verschränkte Zustände, die aus verschiedenartigen Teilchen bestehen, z.B. einem Photon und einem Atom. Immer ist es so, dass man nach einer Messung Eigenschaften des einen Teilchen kennt, wenn man die des anderen gemessen hat.)

Audretsch spricht in diesem Sinn bei einem ver­schränkten System von einem "Stoff fast ohne Eigen­schaften" (Audretsch, J., Die sonderbare Welt der Quanten, Beck, 2012). Der verschränkte Zustand hat nur einige wenige Eigenschaften, die durch die „Geburtsurkunde“ festgelegt sind, z.B. einen Gesamtspin. Durch eine Messung kann evtl. eine andere Eigen­schaft des (Gesamt-)Zustands be-stimmt (gemacht) werden; vorher hat das System diese Eigenschaft nicht. Eigenschaf­ten von Einzelteilchen entstehen beim verschränkten Zustand aber erst nach seinem "Tod" durch ei­ne Messung.

Zur Sprechweise: Anders als andere Autoren spreche ich deshalb nicht von "verschränkten Teilchen". Ein "verschränkter Zustand" enthält in diesem Sinn keine Teilchen. Ein "verschränkter Zustand" ist ein spezieller Zustand eines Gesamtsystems, z.B. des elektromagnetischen Felds. Wenn man unbedingt im Teilchenbild argumentieren möchte, könnte man von einem "Elektronenzwilling" oder einem Photonenzwilling sprechen, wie Zeilinger u.a. das machen.

( November 2018; Januar 2023 präzisiert )