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Quantenverschränkung und Quantenverschlüsselung

Von / 4. Oktober 2022 / 10 Kommentare
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Der Physik-Nobelpreis ist heute an drei Forscher für ihre Arbeiten zur Quantenverschränkung vergeben worden. Quantenverschränkung hat ihre „mathematische“ Anwendung in der Quantenverschlüsselung, einer absolut sicheren Methode des Schlüsselaustauschs. Erklärt wird das in diesem Video (ab Minute 22) von Peter Schupp.

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Kommentare (10)

  1. #1 RPGNo1
    4. Oktober 2022

    Die Gewinner des Nobelpreises sind Alain Aspect, John F. Clauser und Anton Zeilinger.

    https://www.spiegel.de/wissenschaft/stockholm-nobelpreis-fuer-physik-geht-an-quantenmechaniker-a-3c1b93cc-812c-47bd-b81c-edea7a831a03

  2. #2 Frank Wappler
    https://ArcCos[.(n_match.-.n_mismatch)./.(n_match.+.n_mismatch).]
    4. Oktober 2022

    Thilo schrieb (4. Oktober 2022):
    > […] in der Quantenverschlüsselung, einer absolut sicheren Methode des Schlüsselaustauschs. Erklärt wird das in diesem Video (ab Minute 22) von Peter Schupp.

    Erklärt wird im verlinkten Video offenbar nur eine Methode (Ch. Bennett, G. Brassard, 1984), die auf der Annahme beruht, dass sogenannte “Basen” der beiden am Austausch ausdrücklich Beteiligten in durchwegs unveränderter und sogar besonders einfacher Beziehung zueinander gewesen und geblieben wären.
    (Ob und ggf. wie sich die ausdrücklich Beteiligten womöglich versichern könnten, dass diese Annahme gerechtfertigt war, wird in diesem Video jedenfalls nicht erklärt.)

  3. #3 Karl Mistelberger
    mistelberger.net
    4. Oktober 2022

    STANDARD: Was fasziniert Sie persönlich an der Quantenphysik?

    Zeilinger: Zunächst war es die unglaubliche mathematische Schönheit der Quantentheorie, die mich von Anfang an begeistert hat. Zweitens waren es die kontraintuitiven Vorhersagen der Theorie für einzelne Quantenteilchen. Beides gemeinsam hat mich fasziniert und ich hatte das Glück, dass ich das in meinem Leben wissenschaftlich machen konnte. Ich muss dazusagen: Als ich begonnen habe, mich für diese Dinge zu interessieren, haben einige Kollegen gesagt: “Was machst du da? Es ist ja alles klar mit der Quantenphysik. Damit vertust du nur deine Zeit.” Dieses Gebiet wurde lange Zeit etwas skeptisch angesehen, vor allem die Beschäftigung mit den Grundlagen der Quantenmechanik. Warum, das ist mir ein Rätsel. Da müsste man wahrscheinlich Sigmund Freud fragen.

    https://www.derstandard.de/story/2000100461597/physiker-zeilinger-wissenschaft-ist-nicht-planbar

  4. #4 Dr. Webbaer
    5. Oktober 2022

    Dr. Webbaer hat zu diesem Thema viel bei Anton Zeilinger (Gratz btw!) gelauscht, es war sehr nett.
    Angeblich könn(t)en “Quantenverbindungen” belauscht werden, indem irgendwelche Vorrichtungen an einem “Quantenkanal” angebracht werden.
    Wobei hier natürlich zuvörderst die Denkmöglichkeit gemeint ist, philosophisch ist ja sozusagen nichts sicher.
    MFG
    WB

  5. #5 Karl Mistelberger
    mistelberger.net
    5. Oktober 2022

    Der Nobelpreis für Physik geht heuer an drei Quantenforscher. Er geht zu gleichen Teilen an den Franzosen Alain Aspect, den US-Amerikaner John F. Clauser und den Österreicher Anton Zeilinger. Sie hätten bahnbrechende Experimente mit verschränkten Quantenzuständen durchgeführt, bei denen sich zwei Teilchen wie eine Einheit verhalten, auch wenn sie getrennt sind, heißt es in der Begründung. Die Ergebnisse hätten den Weg geebnet für auf Quanteninformation basierende Technologien.

    https://science.orf.at/stories/3215393/

    Die Auszeichnung des österreichischen Quantenphysikers Anton Zeilinger mit dem Physiknobelpreis hat bei Vertretern von Wissenschaft und Politik für helle Freude gesorgt. Dem Standort Österreich kommt damit einmal mehr eine besondere Rolle in der weltweiten Forschung zu – denn der Beitrag des 77-Jährigen reiht sich in die Tradition weiterer Österreicher, die die Quantenforschung in der Vergangenheit maßgeblich beeinflusst haben, ein.

    https://orf.at/stories/3288104/

    Vor allem aber sei es das wissenschaftliche Umfeld gewesen, das ihm Wien geboten und das letztlich zu seinem Erfolg geführt hätte. „An vielen anderen Orten wäre das nicht möglich gewesen“, so der 77-Jährige. In der Anfangsphase seiner Karriere sei er öfters gefragt worden, wofür das gut sein solle. „Ich kann Ihnen ganz stolz sagen: Das ist für nichts gut. Das mache ich nur aus Neugierde“, betonte Zeilinger.

    Die Greenberger-Horne-Zeilinger-Experimente (GHZ-Experimente) sind eine Klasse von physikalischen Experimenten, die dazu verwendet werden können, stark kontrastierende Vorhersagen aus der lokalen Theorie der verborgenen Variablen und der quantenmechanischen Theorie zu erzeugen, und die einen unmittelbaren Vergleich mit tatsächlichen experimentellen Ergebnissen ermöglichen.

    Ein GHZ-Experiment ähnelt einem Test der Bell’schen Ungleichung, nur dass hier drei oder mehr verschränkte Teilchen verwendet werden, statt zwei. Mit bestimmten Einstellungen von GHZ-Experimenten ist es möglich, absolute Widersprüche zwischen den Vorhersagen der Theorie der lokalen verborgenen Variablen und denen der Quantenmechanik nachzuweisen, während Tests der Bellschen Ungleichung nur Widersprüche statistischer Natur aufzeigen.

    Die Ergebnisse der aktuellen GHZ-Experimente stimmen mit den Vorhersagen der Quantenmechanik überein.

    https://en.wikipedia.org/wiki/GHZ_experiment

  6. #6 Dr. Webbaer
    5. Oktober 2022

    Wenn Sie so, Kommentatorenfreund Karl Mistelberger :

    Mit bestimmten Einstellungen von GHZ-Experimenten ist es möglich, absolute Widersprüche zwischen den Vorhersagen der Theorie der lokalen verborgenen Variablen und denen der Quantenmechanik nachzuweisen, während Tests der Bellschen Ungleichung nur Widersprüche statistischer Natur aufzeigen.

    … in eigene Worte zu fassen hätten, könnten Sie nicht folgen.

    Dr. Webbaer hat sich’s mal durchgelesen und es wurde wie gemeint nur bestimmt, dass physikalisch, derartigen Theoretierungen folgend, so ausgeschlossen werden kann, nicht aber absolut, nicht aber “völlig losgelöst”, insofern liegt ein sozusagen fachspezifisch interner physikalischer “Beweis” vor.

    MFG
    WB (der hier hoffentlich nicht allzu sehr vom Thema weggegangen ist, auch in diesem Punkt Anton Zeilinger folgte, der hier, genau an dieser Stelle, audiovisuelles Material von Zeilinger zitierend, ein wenig blass geworden ist, so zumindest ist der diesseitige Eindruck)

  7. #7 Frank Wappler
    https://Es.lag.Schnee.dort--Oder.nicht?...
    5. Oktober 2022

    Karl Mistelberger schrieb (5. Oktober 2022):
    > […] Greenberger-Horne-Zeilinger-Experimente […]
    > […] Theorie der lokalen verborgenen Variablen [… oder …] Quantenmechanik […]

    > Mit bestimmten Einstellungen von GHZ-Experimenten ist es möglich, […] nachzuweisen […]

    Durch Anwendung konkret welcher Messoperation wäre ggf. festzustellen, ob solche geeignete “bestimmte Einstellungen” am jeweiligen Exemplar einer GHZ-Anordnung, im jeweiligen Versuch (bzw. im Zusammenhang mehrerer Versuche) vorlagen:

    – der Messoperation (zur Feststellung “bestimmter Einstellungen von GHZ-Experimenten”), die in der (bzw. einer) Theorie lokaler verborgener Variablen definiert ist,

    oder (falls sich die entsprechenden Definitionen unterscheiden)

    – der Messoperation (zur Feststellung “bestimmter Einstellungen von GHZ-Experimenten”), die in der Quantenmechanik definiert ist
    ?

    > […] einen unmittelbaren Vergleich mit tatsächlichen experimentellen Ergebnissen […]

    Durch Anwendung konkret welcher Messoperation wären jeweils “tatsächliche experimentelle Ergebnisse” aus Wahrnehmungen zu ermitteln, die in Versuchen mit einer GHZ-Anordnung gesammelt wurden:

    – der Messoperation (zur Ermittlung “tatsächliche experimentelle Ergebnisse” aus Versuchen mit einer GHZ-Anordnung), die in der (bzw. einer) Theorie lokaler verborgener Variablen definiert ist,

    oder (falls sich die entsprechenden Definitionen unterscheiden)

    – der Messoperation (zur Ermittlung “tatsächliche experimentelle Ergebnisse” aus Versuchen mit einer GHZ-Anordnung), die in der Quantenmechanik definiert ist
    ?

    p.s.
    > https://en.wikipedia.org/wiki/GHZ_experiment

    So weit weg und lange her …

  8. #8 Dr. Webbaer
    11. Oktober 2022

    Das GHZ-Experiment kann als gedacht vorliegende versteckte lokale Variablen nur als sehr unwahrscheinlich indizieren, es kann nicht diese Denkmöglichkeit ausschließen.
    Alles was denkbar ist, ist möglich; die Naturlehre kann daran nichts ändern, sie liegt sozusagen eine Schicht unter der Philosophie.

  9. #9 fauv
    22. Oktober 2022

    Dr. W.
    Das Ergebnis von Logik kann man so formulieren. Alles was denkbar ist, ist eben nicht möglich.
    Im weitesten Sinne kann man nicht ausschließen, dass alles “ganz anders” ist.
    Wir denken über Verschränkung des Lichtes nach und wissen nicht einmal “woraus das Licht besteht”.
    Existiert ein elektromagnetisches Feld real oder ist dieser Begriff nur eine Krücke , um damit rechnen zu können.

  10. #10 Bernd Nowotnick
    13. Februar 2023

    Im R3 ist im Gegensatz zum Volumen eine Fläche kein Skalar, da sie einen Normalvektor besitzt. Der Würfel hat 6 Flächen also 2^6 Flächenorientierungen die sich im leeren Raum zum Gesamtspin Null addieren. Bei einem Moment kommt es durch Steuerung aus X5 und X6 zu dynamischen Prozessen die bewirken dass der Gesamtspin ungleich Null wird, sowie Kondensationen auftreten. Materie manifestiert sich in der Raumzeit also durch Verzerrungen. Physiker haben ein universelles Rewinding-Protkoll entwickelt und experimentell nachgewiesen, dass diese Form der Zeitrumkehr in Quantensystemen machbar ist und Quantenprozesse sich zeitlich zurückspulen lassen.