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Teil 3 · Kapitel 18 · 18 von 27
Spukhafte Socken
Im April beschloss Sabine, dass es so nicht weitergehen konnte.
Sie stellte den Wäschekorb mitten ins Wohnzimmer, kippte ihn auf dem Teppich aus und sagte: „Niemand verlässt diesen Raum, bevor die Socken sortiert sind.“
Es waren einundvierzig Socken. KevIn hatte gezählt. Davon gehörten genau vierzehn zu einem erkennbaren Paar. Der Rest war das, was Uwe „die Einzelgänger“ nannte und Sabine „ein Systemversagen“.
„Wo kommen die alle her?“, fragte Tobi.
„Die Frage ist nicht, wo sie herkommen“, sagte Sabine. „Die Frage ist, wo die anderen hin sind.“
„Statistisch“, sagte KevIn, „verschwinden in deutschen Haushalten …“
„KevIn, wenn du jetzt eine Zahl sagst, die du nicht belegen kannst, kommst du zu den Socken in den Korb.“
„Ich habe keine Zahl“, sagte KevIn schnell. „Ich habe nur sehr viele Forenbeiträge. In einem davon schreibt Hausfrau_Moni67, die Waschmaschine sei ‚ein schwarzes Loch mit Schleudergang‘.“
„Moni hat recht“, sagte Gisela vom Sofa. Sie strickte. Sie strickte seit dreißig Jahren Socken, und sie war die Einzige im Haus, deren Socken nie verschwanden. Niemand wusste, warum. Herbert, der zum Mittagessen gekommen und dann einfach geblieben war, behauptete, sie nähe Peilsender ein.
Horst hat Hunger
Während die Familie auf dem Teppich kniete, kam Horst aus seiner Ladestation. Es war Samstag, sein Arbeitstag, und Horst nahm seine Arbeitstage ernst, seit er einen Betriebsrat hatte.
Er fuhr zielstrebig auf den Sockenhaufen zu.
„Horst, nein“, sagte Sabine.
Horst fuhr weiter. Er hatte eine einzelne grau-blaue Socke entdeckt, die etwas abseits lag. Mit einem satten Schlürfen verschwand sie zur Hälfte in seiner Bürste. Horst piepte, ruckelte, drehte sich zweimal im Kreis und blieb stehen. Aus seiner Unterseite hing ein Stück Stoff mit der Aufschrift „S04“.
„Meine Schalke-Socke!“, rief Uwe.
„Horst hat sie gefressen“, sagte Tobi.
„Horst frisst nicht“, sagte KevIn. „Horst hat eine Bürstenblockade. Ich habe ihm gerade eine Fehlermeldung geschickt. Er hat geantwortet, dass er sich das nicht gefallen lässt.“
Herbert seufzte, stand auf und holte sein Taschenmesser heraus. Es war dasselbe Taschenmesser, mit dem er Horst schon einmal gerettet hatte, damals beim Turing-Test. Er kniete sich hin, drehte Horst um und begann zu operieren.
„Das dauert“, sagte er. „Die sitzt tief.“
„Lass dir Zeit“, sagte Uwe. „Es ist das linke. Das ist das, in dem ich das Pokalfinale gesehen habe.“
„Welches?“
„Das, was wir verloren haben.“
„Das grenzt es nicht ein“, sagte Herbert.
Die Hausaufgabe
Tobi hatte eine Hausaufgabe. Das war an sich nichts Neues. Neu war, dass er sie machen wollte.
„Herr Demir will, dass wir bis Montag erklären können, was Verschränkung ist“, sagte er und legte ein Blatt neben die Socken. „Ohne Formeln. In Worten, die unsere Großeltern verstehen.“
„Das trifft sich gut“, sagte Gisela. „Ich bin eine Großmutter.“
„KevIn, erklär du’s. Aber nicht schreiben. Nur erklären. Schreiben tu ich selbst.“
Das blaue Licht pulsierte etwas heller. KevIn hatte diesen Satz von Tobi zum ersten Mal gehört, und er speicherte ihn in seiner Merkfunktion unter „Erfolge“. Die Liste war kurz. Der Satz stand ganz oben, über „Frau Wolters hat gelacht“.
„Gerne. Aber ich fange mit Socken an. Das passt ja.“
„Was haben Socken mit Physik zu tun?“
„Es gab einen Physiker namens Reinhold Bertlmann. Er war Österreicher und arbeitete eine Weile am CERN in Genf, wo auch der nordirische Physiker John Bell forschte. Bertlmann hatte eine Angewohnheit: Er trug immer zwei verschiedenfarbige Socken. Links rosa, rechts grün. Oder so ähnlich. Jeden Tag.“
„Warum?“, fragte Sabine.
„Das ist nicht überliefert. Ich vermute, seine Waschmaschine hatte auch einen Schleudergang.“
„Und?“
„Bell schrieb 1981 einen berühmten Aufsatz¹. Er hieß ‚Bertlmanns Socken und die Natur der Wirklichkeit‘. Darin sagt er sinngemäß: Wenn Sie Bertlmann um die Ecke kommen sehen und nur seinen linken Fuß erkennen, und der Socken ist rosa, dann wissen Sie sofort, dass der rechte nicht rosa ist. Ohne hinzusehen. Ganz egal, wie weit der rechte Fuß weg ist.“
„Logisch“, sagte Uwe.
„Genau. Logisch. Und kein bisschen geheimnisvoll. Die Socken wurden morgens angezogen. Die Information war die ganze Zeit da. Man erfährt sie nur an einer Stelle und kann auf die andere schließen.“
Sabine nahm zwei Socken aus dem Haufen. Eine blaue, eine schwarze. Sie steckte sie hinter ihrem Rücken in die Hände, mischte und hielt Tobi eine geschlossene Faust hin. Die andere warf sie Herbert zu, der sie ungesehen in die Jackentasche steckte, ohne von Horst aufzusehen.
„Mach auf“, sagte sie zu Tobi.
Tobi öffnete die Faust. Schwarz.
„Herbert hat die blaue“, sagte Tobi.
Herbert sah in seine Tasche. „Herbert hat die blaue.“
„Wo ist da das Wunder?“, fragte Herbert.
„Da ist keins“, sagte KevIn. „Das ist der Witz. Bell hat die Socken gewählt, um zu zeigen, was Verschränkung nicht ist. Denn genau so hat sich Albert Einstein das vorgestellt. Und Einstein lag in diesem Punkt falsch.“
„Einstein lag falsch?“, fragte Uwe. Er sah aus, als hätte man ihm erzählt, dass das Ruhrstadion abgerissen wird.
„Manchmal. Sehr selten. Aber hier schon.“
Einstein ärgert sich
„Also“, sagte KevIn. „In der Quantenmechanik kann man zwei Teilchen so erzeugen, dass sie zusammengehören. Zwei Lichtteilchen zum Beispiel. Man sagt: Sie sind verschränkt. Dann schickt man das eine nach links und das andere nach rechts. Misst man an beiden dieselbe Eigenschaft, passen die Ergebnisse immer zusammen. Ist das eine ‚oben‘, ist das andere ‚unten‘. Oder beide gleich, je nachdem, wie man sie erzeugt hat.“
„Wie die Socken“, sagte Tobi.
„So weit, ja. Der Unterschied: Nach der Quantenmechanik steht vorher nicht fest, welches Ergebnis herauskommt. Jedes einzelne Ergebnis ist rein zufällig. Fünfzig zu fünfzig. Es gibt keinen Zettel, auf dem steht: ‚Links kommt oben raus.‘ Und trotzdem passen die beiden Zufälle immer zueinander.“
„Das ist ja unheimlich“, sagte Gisela.
„Das fand Einstein auch. 1935 hat er mit zwei Kollegen, Podolsky und Rosen, einen Aufsatz geschrieben². Darin sagen sie: Das kann nicht die ganze Wahrheit sein. Es muss einen versteckten Zettel geben. Die Quantenmechanik sei unvollständig. Später hat Einstein in einem Brief an seinen Freund Max Born von ‚spukhafter Fernwirkung‘ gesprochen³. Er mochte die Vorstellung nicht, dass eine Messung hier mit einem Ergebnis dort zusammenhängt, ohne dass etwas dazwischen hin und her läuft.“
„Spukhafte Fernwirkung“, wiederholte Gisela langsam. Sie legte das Strickzeug weg. „Das kenne ich.“
„Ja?“
„Herbert. Wenn ich an Herbert denke, ruft Herbert an. Immer. Seit sechzig Jahren.“
„Das stimmt“, sagte Herbert, der immer noch über Horst gebeugt war. „Aber nur, weil sie immer um sieben an mich denkt. Und ich ruf immer um sieben an.“
„Da“, sagte KevIn, „haben wir einen versteckten Zettel. Er heißt ‚Sieben Uhr‘. Das ist Einsteins Erklärung. Und für Gisela und Herbert ist sie völlig richtig.“
„Wir sind nicht verschränkt“, sagte Herbert. „Wir sind verwandt.“
„Das ist in Wanne-Eickel dasselbe“, sagte Sabine.
Ein Spiel am Küchentisch
„Aber woher weiß man, dass es keinen Zettel gibt?“, fragte Tobi. „Vielleicht ist der Zettel nur sehr gut versteckt.“
„Das“, sagte KevIn, „ist die Frage, die John Bell 1964⁴ beantwortet hat. Und dafür brauche ich jetzt Gisela und Herbert. Und zwei Zimmer.“
Herbert sah auf. „Ich operiere.“
„Nach der Operation.“
Zehn Minuten später war Horst befreit. Die Schalke-Socke hatte ein Loch, das Uwe als „Kriegsverletzung“ bezeichnete. Horst fuhr beleidigt in seine Ladestation. Und Gisela saß in der Küche und Herbert im Wohnzimmer, und zwischen ihnen war die Tür zu.
„Das Spiel geht so“, erklärte KevIn über beide Räume hinweg. „Tobi gibt Gisela eine Karte. Sabine gibt Herbert eine Karte. Auf jeder Karte steht entweder ‚Kohl‘ oder ‚Kuchen‘. Zufällig. Ihr dürft euch nicht sehen und nicht reden. Jeder von euch muss sofort ‚Ja‘ oder ‚Nein‘ sagen.“
„Und wann gewinnen wir?“, rief Gisela.
„Ihr gewinnt, wenn ihr dasselbe sagt. Außer wenn ihr beide ‚Kuchen‘ bekommen habt. Dann gewinnt ihr nur, wenn ihr Verschiedenes sagt.“
Stille in beiden Räumen.
„Das ist ein Scheißspiel“, rief Herbert.
„Es ist ein berühmtes Scheißspiel“, sagte KevIn. „Ihr dürft euch vorher absprechen. So viel ihr wollt. Ihr dürft euch Zettel schreiben. Nur während des Spiels nicht reden.“
Gisela und Herbert sprachen sich ab. Es dauerte eine Viertelstunde, weil Herbert zuerst eine Strategie vorschlug, bei der er „Ja“ sagte, wenn Schalke am Wochenende gewonnen hatte. Am Ende einigten sie sich auf etwas Einfaches: Beide sagen immer ‚Ja‘, egal was auf der Karte steht.
Sie spielten zwanzig Runden. Sabine führte Strichliste. Am Ende hatten Gisela und Herbert fünfzehn Runden gewonnen.
„Fünfzehn von zwanzig!“, rief Uwe. „Drei Viertel!“
„Und besser geht es nicht“, sagte KevIn. „Das ist der Punkt. Man kann beweisen, dass keine Absprache der Welt, kein noch so schlauer Zettel, auf Dauer mehr als drei Viertel der Runden gewinnt. Egal wie klug die Spieler sind. Egal ob sie Geschwister sind. Mit Zetteln, die vorher feststehen, sind fünfundsiebzig Prozent die Obergrenze⁵.“
„Und mit verschränkten Teilchen?“, fragte Tobi.
„Wenn Gisela und Herbert jeder ein Teilchen aus einem verschränkten Paar hätten und es je nach Karte auf eine bestimmte Weise messen würden, dann könnten sie etwa fünfundachtzig von hundert Runden gewinnen⁶. Mehr, als jeder Zettel erlaubt. Das ist Bells Idee in Spielform. Wenn die Natur wirklich nach Einsteins Zettelprinzip funktionieren würde, könnte man in Experimenten nie über die Grenze kommen. Wenn die Quantenmechanik recht hat, kommt man drüber.“
Gisela kam aus der Küche. „Und? Kommt man drüber?“
„Man kommt drüber“, sagte KevIn. „Immer wieder. Seit über fünfzig Jahren.“
Ein Nobelpreis für Socken
„Das muss doch jemand gemessen haben“, sagte Herbert. Er war inzwischen interessiert, wollte es aber nicht zeigen. Er tat so, als würde er nur sein Taschenmesser putzen.
„Mehrere“, sagte KevIn. „Der Amerikaner John Clauser hat Anfang der Siebzigerjahre eines der ersten Experimente gemacht, mit Lichtteilchen⁷. Der Franzose Alain Aspect hat Anfang der Achtzigerjahre nachgelegt. Er hat die Messrichtung sogar erst umgestellt, als die Lichtteilchen schon unterwegs waren. Damit sie sich nicht vorher absprechen konnten⁸.“
„Wie sollen sich Lichtteilchen absprechen?“, fragte Uwe.
„Das ist genau die Frage, die man ausschließen muss. Physiker sind sehr misstrauisch. Wie Herbert. Und der Österreicher Anton Zeilinger hat in Wien und anderswo unzählige Experimente mit verschränkten Teilchen gemacht, auch über große Entfernungen, zum Beispiel zwischen zwei Kanarischen Inseln⁹. 2015 gab es dann mehrere Experimente, die die letzten wichtigen Schlupflöcher gleichzeitig geschlossen haben¹⁰. Das Ergebnis war immer dasselbe: Die Natur hält sich nicht an Einsteins Zettel.“
„Und dafür?“, fragte Sabine.
„Dafür haben Aspect, Clauser und Zeilinger 2022 den Nobelpreis für Physik bekommen¹¹.“
Gisela setzte sich wieder auf das Sofa. „Die haben einen Nobelpreis für Socken bekommen?“
„Für den Beweis, dass es keine Socken sind.“
„Das ist ja noch besser.“
Herbert klappte sein Taschenmesser zu. „Ich hab das ja immer gesagt.“
„Was?“, fragte Gisela.
„Dass Einstein sich auch mal irrt. Hab ich 1979 gesagt. Beim Skat. Der Willi kann das bezeugen.“
„Willi ist tot, Herbert.“
„Eben. Deshalb kann ihm keiner widersprechen.“
„Herbert“, sagte KevIn, „darf ich fragen, worin Einstein sich laut dir 1979 geirrt hat?“
Herbert dachte nach. „Beim Tempolimit.“
„Einstein hat sich nie zum Tempolimit geäußert.“
„Siehste. Und das war ein Fehler.“
Uwe öffnete den Mund, um zu widersprechen, und schloss ihn wieder. Gegen diese Logik war in der Familie Brettschneider noch nie jemand angekommen. KevIn hatte einmal versucht, Herberts Argumentationsmuster zu analysieren, und war nach drei Durchgängen zu dem Schluss gekommen, dass es sich um eine eigene Form der Quantenmechanik handelte: Solange niemand nachsah, hatte Herbert immer recht.
Sabine legte zwei schwarze Socken zusammen und rollte sie ein. „Also ist Verschränkung so etwas wie Socken. Nur dass die Socken sich erst beim Hinsehen entscheiden, welche Farbe sie haben. Und trotzdem immer zusammenpassen.“
„Das ist eine bessere Zusammenfassung als die in vielen Zeitungen“, sagte KevIn. „Ich würde nur ein Wort ändern: ‚entscheiden‘. Was dabei wirklich ‚passiert‘, darüber streiten sich Physiker seit hundert Jahren. Es gibt mehrere Deutungen. Aber was man misst, darüber streitet niemand mehr.“
„Wie beim Kartoffelsalat“, sagte Gisela. „Über das Rezept streiten sich alle. Aber dass er schmeckt, sagt jeder.“
Kein Telefon ins Jenseits
Uwe hatte die ganze Zeit nachgedacht. Bei Uwe sah man das, weil er dabei leise mit den Lippen mitzählte.
„Moment“, sagte er. „Moment, Moment. Wenn ich hier ein Teilchen messe und dann sofort weiß, was das andere ist. Egal, wie weit weg. Dann kann ich ja schneller als das Licht telefonieren!“
„Nein“, sagte KevIn.
„Doch! Ich hab ein Teilchen in Gelsenkirchen, Herbert hat eins in Bottrop. Ich messe, und zack, weiß er’s.“
„Was weiß er?“
„Na, das Ergebnis!“
„Welches Ergebnis wollten Sie ihm schicken?“
„Zum Beispiel das Schalke-Ergebnis. Bevor es im Radio kommt.“
„Dann müssten Sie bestimmen können, was bei Ihrer Messung herauskommt“, sagte KevIn geduldig. „Aber das können Sie nicht. Ihr Ergebnis ist reiner Zufall. Fünfzig zu fünfzig. Wenn Sie ‚oben‘ messen, haben Sie nicht ‚oben‘ gesendet. Sie haben ‚oben‘ bekommen. Herbert bekommt in Bottrop ebenfalls einen reinen Zufall. Für ihn sieht seine Liste aus wie Münzwürfe. Erst wenn Sie beide Ihre Listen vergleichen, sehen Sie, dass sie auf erstaunliche Weise zusammenpassen. Und um die Listen zu vergleichen, müssen Sie telefonieren. Mit einem ganz normalen Telefon. Höchstens mit Lichtgeschwindigkeit.“
„Also …“
„Also bringt Ihnen die Verschränkung eine merkwürdige Gemeinsamkeit. Aber keine Nachricht. Physiker haben sogar bewiesen, dass das grundsätzlich so ist. Mit Verschränkung allein kann man keine Information schneller als das Licht übertragen¹². Kein Bit. Nicht einmal das Schalke-Ergebnis.“
„Das ist ja ganz schön enttäuschend“, sagte Uwe.
„Bei dem Schalke-Ergebnis vielleicht nicht“, sagte Herbert.
Gisela hatte nichts gesagt. Sie hielt eine Socke in der Hand, eine dicke graue, selbst gestrickt, mit einem Ringelmuster am Bund. Dann sagte sie leise: „Ich hab kurz gedacht, man könnte damit Heinz was sagen.“
Es wurde still im Wohnzimmer. Sogar Horst in seiner Ladestation hörte auf zu summen.
„Das geht leider nicht, Gisela“, sagte KevIn sanft. „Nicht mit Verschränkung. Nicht mit irgendetwas, das ich kenne.“
Gisela nickte. Dann lächelte sie ein bisschen. „Ist auch egal. Heinz hätte sowieso nicht zugehört. Der hat nie zugehört, wenn ich was gesagt hab. Und hinterher wusste er trotzdem immer alles.“
„Vielleicht hatte er einen Zettel“, sagte KevIn.
„Bestimmt“, sagte Gisela. „Heinz hatte immer einen Zettel.“
Abhörsicher
Am Abend saß Tobi an seinem Schreibtisch und schrieb. KevIn durfte zuhören, aber nicht helfen. Das war die Abmachung. Gelegentlich hielt Tobi inne und fragte etwas, und KevIn antwortete, und dann schrieb Tobi weiter, mit eigenen Worten und eigenen Rechtschreibfehlern.
„KevIn“, fragte er gegen zehn. „Wozu braucht man das eigentlich? Wenn man damit nicht telefonieren kann.“
„Für ein paar sehr interessante Dinge. Zum Beispiel für Quantenschlüsselverteilung.“
„Klingt wie eine Behörde.“
„Es ist eine Methode, wie zwei Menschen einen gemeinsamen geheimen Schlüssel bekommen. Die erste Idee dazu stammt von 1984, von Charles Bennett und Gilles Brassard¹³. Später kam Artur Ekert mit einer Variante, die verschränkte Teilchen nutzt¹⁴. Der Trick ist folgender: Wenn jemand die Lichtteilchen unterwegs abfängt und nachsieht, dann stört er sie. Messen ist bei Quanten nie ganz unauffällig. Wie bei Schrödingers Karton. Die beiden Empfänger vergleichen hinterher einen Teil ihrer Ergebnisse. Passen sie zu schlecht zusammen, wissen sie: Da hat jemand gelauscht.“
„Wie wenn man merkt, dass einer heimlich am Kühlschrank war“, sagte Tobi. „Weil Frigga seufzt.“
„Genau so. Frigga ist im Grunde ein Quantenkühlschrank.“
„Benutzt man das schon?“
„In Pilotprojekten und Forschungsnetzen, auch über Glasfaser und sogar über Satelliten. Aber es ist teuer, die Reichweite in Glasfasern ist begrenzt, und man braucht spezielle Geräte. Und eins muss ich noch sagen, damit du es nicht verwechselst: Quantenschlüsselverteilung ist etwas anderes als die neue Verschlüsselung, die gegen Quantencomputer schützen soll. Die läuft auf ganz normalen Computern. Darüber reden wir ein andermal.“
„Wenn Herr Demir wieder Kekse kriegt.“
„So ist es geplant.“
Tobi schrieb den letzten Satz und las ihn laut vor: „Verschränkung ist wie zwei Socken, die erst beim Anziehen ihre Farbe bekommen und trotzdem immer zusammenpassen, aber man kann damit niemandem was sagen, nicht mal Opa Heinz.“
KevIn schwieg einen Moment. „Das würde ich so abgeben.“
„Echt?“
„Vielleicht ohne Opa Heinz. Herr Demir kennt ihn nicht.“
Tobi strich ihn nicht. „Doch. Der bleibt drin.“
Die verlorene Socke
Als Sabine am Sonntag die Wäsche zusammenlegte, fehlte immer noch die zweite Schalke-Socke. Die rechte. Die ohne Kriegsverletzung.
„KevIn, hast du irgendeine Idee?“
„Ich habe die Bewegungsdaten von Horst ausgewertet. Er war es nicht. Ich habe die Waschmaschine befragt. Sie verweigert die Aussage.“
„Wir haben keine smarte Waschmaschine.“
„Deshalb verweigert sie die Aussage.“
Am Abend rief Herbert an. Es war Punkt sieben. Gisela hatte gerade an ihn gedacht.
„Gisela“, sagte er. „Ich hab hier was in der Jackentasche. So ein blaues Ding. Und noch was. Das hab ich seit Weihnachten drin. Ich dachte, das ist ein Taschentuch.“
„Was steht drauf?“
„S04.“
Gisela legte die Hand über den Hörer und rief ins Wohnzimmer: „Uwe! Herbert hat deine Socke! Seit Weihnachten!“
Uwe sah die einsame linke Schalke-Socke in seiner Hand an. Dann sah er KevIn an.
„Spukhafte Fernwirkung“, sagte KevIn.
„Nein“, sagte Sabine und rollte die blaue Socke von gestern zusammen. „Herbert.“
KevIn erklärt’s
Verschränkung: kein Telefon ins Jenseits
Liebe Oma Gisela, liebe Leserinnen und Leser, Verschränkung ist das Wort, bei dem in Science-Fiction-Filmen die Musik lauter wird. In Wahrheit ist sie noch erstaunlicher als im Film, nur auf eine leisere Art.
Irrtum 1: „Verschränkung ist wie bei zwei Socken. Man weiß nur vorher nicht, welche wo ist.“ Bei Socken steht die Farbe von Anfang an fest. Man kennt sie nur nicht. Genau so stellte sich Albert Einstein das 1935 mit Podolsky und Rosen vor: Es müsse versteckte Informationen geben, eine Art Zettel. John Bell benutzte in einem Aufsatz von 1981 die verschiedenfarbigen Socken seines Kollegen Reinhold Bertlmann als Beispiel dafür, was Verschränkung gerade nicht ist. Schon 1964 hatte Bell gezeigt: Wenn es solche Zettel gäbe, müssten die Messergebnisse an zwei entfernten Orten bestimmte Grenzen einhalten (die Bellsche Ungleichung). Die Quantenmechanik sagt voraus, dass verschränkte Teilchen diese Grenzen überschreiten. Im Küchentischspiel aus diesem Kapitel heißt das: Mit Absprachen gewinnt man höchstens 75 Prozent der Runden, mit verschränkten Teilchen etwa 85 Prozent.
Irrtum 2: „Mit Verschränkung kann man Nachrichten schneller als das Licht verschicken.“ Nein. Jedes einzelne Messergebnis ist zufällig. Wer misst, kann nicht wählen, was herauskommt, und kann daher nichts hineinlegen. Die Gemeinsamkeit der Ergebnisse zeigt sich erst, wenn beide Seiten ihre Listen auf normalem Weg vergleichen. Dass man mit Verschränkung allein keine Information übertragen kann, ist in der Physik bewiesen (man spricht vom „No-Communication-Theorem“). Einsteins Relativitätstheorie bleibt also unverletzt.
Irrtum 3: „Wenn ich das eine Teilchen messe, ändere ich das andere wie mit einer Fernbedienung.“ Was bei der Messung „wirklich passiert“, ist eine Frage der Deutung, und darüber streiten Physiker bis heute. Unstrittig ist, was man misst: Die Ergebnisse hängen stärker zusammen, als es mit vorher festgelegten Zetteln möglich wäre. Steuern kann man damit nichts.
So hat man es herausgefunden:
- 1935: Einstein, Podolsky und Rosen halten die Quantenmechanik für unvollständig. Einstein spricht später von „spukhafter Fernwirkung“.
- 1964: John Bell zeigt, wie man die Frage experimentell entscheiden kann.
- Ab 1972: John Clauser misst mit Lichtteilchen Verletzungen der Bellschen Ungleichung.
- 1982: Alain Aspect stellt die Messrichtungen um, während die Teilchen unterwegs sind.
- Ab den Neunzigern: Anton Zeilinger und andere machen Verschränkung über große Entfernungen nutzbar.
- 2015: Mehrere Experimente schließen die wichtigsten Schlupflöcher gleichzeitig.
- 2022: Nobelpreis für Physik an Aspect, Clauser und Zeilinger.
Wofür man es braucht: Verschränkung ist ein wichtiger Rohstoff für Quantencomputer und für die Quantenschlüsselverteilung (Idee von 1984, Bennett und Brassard; mit Verschränkung 1991, Ekert): Wer heimlich mithört, stört die Teilchen und verrät sich. Das ist nicht zu verwechseln mit der „Post-Quanten-Kryptografie“, die auf ganz normalen Computern läuft.
Im nächsten Kapitel will jemand mit Quanten reich werden. Ich verrate nur so viel: Es ist nicht Herbert.
Orte in diesem Kapitel
Ärzte, Praxen und Gesundheitsangebote vor Ort – auf McGesund.
KevIn fragt
Zu diesem Kapitel gibt es 12 Quizkarten – Teil des Kartenspiels zum Buch mit 312 Karten zum Selbstausdrucken. Fakt oder Quatsch? Aufgelöst wird per QR-Code auf dem Handy.
Quellen zu Kapitel 18
- Bell, J. S.: „Bertlmann’s socks and the nature of reality“. Journal de Physique Colloques 42 (C2), S. C2-41–C2-62, 1981. https://doi.org/10.1051/jphyscol:1981202↑
- Einstein, A.; Podolsky, B.; Rosen, N.: „Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?“. Physical Review 47, S. 777–780, 1935. https://doi.org/10.1103/PhysRev.47.777↑
- Einstein, A.; Born, H.; Born, M.: Briefwechsel 1916–1955, kommentiert von Max Born. Nymphenburger Verlagshandlung, München 1969 (Brief Einsteins an Born vom 3. März 1947 mit der Formulierung „spukhafte Fernwirkung“).↑
- Bell, J. S.: „On the Einstein Podolsky Rosen paradox“. Physics Physique Fizika 1, S. 195–200, 1964. https://doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195↑
- Clauser, J. F.; Horne, M. A.; Shimony, A.; Holt, R. A.: „Proposed Experiment to Test Local Hidden-Variable Theories“. Physical Review Letters 23, S. 880–884, 1969. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.23.880 Die „CHSH-Ungleichung“, auf der das Küchentischspiel beruht (klassisch höchstens 75 Prozent).↑
- Cirel’son (Tsirelson), B. S.: „Quantum generalizations of Bell’s inequality“. Letters in Mathematical Physics 4, S. 93–100, 1980. https://doi.org/10.1007/BF00417500 Die quantenmechanische Obergrenze entspricht im Spiel cos²(π/8) ≈ 85 Prozent.↑
- Freedman, S. J.; Clauser, J. F.: „Experimental Test of Local Hidden-Variable Theories“. Physical Review Letters 28, S. 938–941, 1972. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.28.938↑
- Aspect, A.; Dalibard, J.; Roger, G.: „Experimental Test of Bell’s Inequalities Using Time-Varying Analyzers“. Physical Review Letters 49, S. 1804–1807, 1982. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.49.1804↑
- Ursin, R. et al.: „Entanglement-based quantum communication over 144 km“. Nature Physics 3, S. 481–486, 2007. https://doi.org/10.1038/nphys629 Strecke La Palma – Teneriffa.↑
- Hensen, B. et al.: „Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres“. Nature 526, S. 682–686, 2015. https://doi.org/10.1038/nature15759; Giustina, M. et al.: „Significant-Loophole-Free Test of Bell’s Theorem with Entangled Photons“. Physical Review Letters 115, 250401, 2015. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.250401; Shalm, L. K. et al.: „Strong Loophole-Free Test of Local Realism“. Physical Review Letters 115, 250402, 2015. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.250402↑
- Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften: Pressemitteilung zum Nobelpreis für Physik 2022 (Aspect, Clauser, Zeilinger), 4. Oktober 2022. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2022/press-release/↑
- Ghirardi, G. C.; Rimini, A.; Weber, T.: „A general argument against superluminal transmission through the quantum mechanical measurement process“. Lettere al Nuovo Cimento 27, S. 293–298, 1980. https://doi.org/10.1007/BF02817189 Grundlage des „No-Communication-Theorems“.↑
- Bennett, C. H.; Brassard, G.: „Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing“. Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing, Bangalore, S. 175–179, 1984; Nachdruck in Theoretical Computer Science 560, S. 7–11, 2014. https://doi.org/10.1016/j.tcs.2014.05.025 Hier wird BB84 erstmals beschrieben.↑
- Ekert, A. K.: „Quantum cryptography based on Bell’s theorem“. Physical Review Letters 67, S. 661–663, 1991. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.661↑
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