Warum sollten es jemals zwei Bits gewesen sein? Die Verschränkung hebt die Unabhängigkeit auf. Der Witz ist nun, dass nicht zwei Bits mit demselben Wert herumgeistern, sondern nur ein Bit.

Diese Sichtweise (auch die zurückreichende Festlegung der Vergangenheit) ist logisch mit der Relativitätstheorie (also der Lichtgeschwindigkeit als größter Geschwindigkeit für den Informationsaustausch) konsistent.

Einstein bezweifelte das. Weil sich Teilchen, deren “Wellenfunktion kollabiert” ist, anders verhalten als solche, die noch in der Schrödingerbox liegen, also “unscharf” sind, kann man aus Sicht des ersten Beobachters von “spukhafter Fernwirkung” sprechen: die Beobachtung in Punkt A verändert das Verhalten des Systems in Punkt B augenblicklich. Auch dann, wenn der A-Beobachter sich über die Geschehnisse in B auf klassischem (lichtgeschwindigkeitsbeschränktem) Wege informieren muß, wird er feststellen, dass die Änderung “in der Vergangenheit” lag.

“Vergangenheit” und “Zukunft” sind allerdings Konzepte, die für die Quantenphysik nicht so ohne weiteres zu funktionieren scheinen. Der Zeitpfeil, den wir beständig erleben, ist vermutlich nur makroskopisch (”im Großen”) zu beobachten.

Ich wollte noch auf etwas anderes hinaus. Viele glauben, dass mit diesen “abhörsicheren” Kanälen mit Hilfe verschränkter Teilchen eine überlichtschnelle Informationsübertragung möglich ist. Das ist aber nicht richtig. Bestandteil jeder Anordnung ist ein zweiter und unverzichtbarer klassischer Kanal.

Das Universum verwendet ein Bit, um eine Eigenschaft von zwei Photonen zu definieren.

Das provoziert mich zu der Frage, wo denn das zweite Bit geblieben ist, dass vor und nach der Verschränkung für zwei unabhängige Teilchen benötigt wird? - Wir wissen zwar, dass die Materie im uns zugänglichen Teil des Universums endlich ist, die der Information ebenfalls, und dass es weder Materie ohne Information noch Information ohne Materie gibt – aber wie genau die Wechselbeziehung zwischen beiden aussieht, ist (nur mir?) vollkommen unklar.

Ein Beispiel: Bei einem bekannten Experiment zur Bellschen Ungleichung werden Spins in Abhängigkeit vom Winkel zwischen zwei verschränkten Teilchen gemessen. Die Spins nehmen jeweils einen von zwei möglichen Ausrichtungen an (jeweils 1 Bit), aber die Wahrscheinlichkeit des Spins des zweiten Teilchens ist über eine Winkelfunktion mit dem Messergebnis des ersten Teilchens verknüpft. Ist der Winkel (=die damit verbundene Information) gequantelt? Theoretisch muss sie das sein, denn ansonsten wäre die Informationsmenge ja unendlich. Aber nachgewiesen hat das meines Wissens noch keiner.

Wenn nun jemand genau hinguckt, dann verändert er nicht nur die Farbe der angeguckten Kugel, sondern auch noch die Farben von Kugeln im Nachbardorf…

Diese Sichtweise (auch die zurückreichende Festlegung der Vergangenheit) ist logisch mit der Relativitätstheorie (also der Lichtgeschwindigkeit als größter Geschwindigkeit für den Informationsaustausch) konsistent. Es ist egal, wer zuerst eine der beiden Kugeln ansieht, beide Beobachter können sich gegenseitig über die gesehene Farbe nur mit Lichtgeschwindigkeit austauschen. Die Gleichungen der Quantentheorie bringen hier nur das zum Ausdruck, was eh gelten muss: Was man nicht “misst”, von dem weiß man nichts.

Die klassische Physik (und auch die Relativitätstheorie) betrachtet das Universum aber (ganz grob vereinfacht gesagt) als einen riesigen Haufen sehr winziger Billardkugeln (den Elementarteilchen). Jede dieser Kugeln ist zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt an einem ganz bestimmten Ort. Die Quantenphysik sagt uns nun: nein! das stimmt nicht! Das Universum tut nur so, als bestünde es aus winzigen Billardkugeln. Wenn es aus Billardkügelchen bestünde, dann kann es passieren, dass die Farbe zweier Kugeln gleichzeitig in zwei Schweizer Dörfern, statt auf einer einzigen Kugel ist. Und es kann passieren, dass eine Kugel nicht eine bestimmte Farbe hat, sondern mehrere Farben gleichzeitig, solange niemand genau hinguckt. Wenn nun jemand genau hinguckt, dann verändert er nicht nur die Farbe der angeguckten Kugel, sondern auch noch die Farben von Kugeln im Nachbardorf…

Einstein hat diese Voraussagen der Quantenphysik sehr früh verstanden. Er fand die Quantenphysik deshalb völlig absurd und meinte, dass sie falsch sein müßte. Aus seiner Sicht hätte jede Kugel eine getrennte Existenz haben müssen. Der Umstand, dass die Messung einer Farbe die Farbe einer anderen Kugel ändert, war für ihn eine Informationsübertragung (man spricht von einer “Einstein-Podolsky-Rosen-Brücke”, weil Einstein zusammen mit zwei anderen Wissenschaftlern auf diese Angelegenheit hingewiesen hatte). Und er dachte, wenn er auf diesen absurden Umstand hinweist, hätte er die Quantenphysik wiederlegt. Das Schweizer Experiment (und unzählige Experimente vorher) zeigen aber, dass Einstein sich irrte.

Vielleicht verlieren Menschen ihre Angst vor der Quantentheorie, wenn man die Möglichkeiten und Grenzen besser erklärt. Einen sehr guten Artikel über “Die Grenzen der Quantencomputer” findet man z.B. in Spektrum der Wissenschaft, 7/08.