Würzburger Quantenphysik-Konzept

V25 Korrelierte Photonenpaare nach Aspect - ein EPR-Experiment

EPR nach Clauser und Freedman Verschränkte Zustände

Lehrtext/Inhalt    Glossar  Versuchsliste

Aspect, Dalibard und Roger 1982

und ähnlich:  Weihs-Zeilinger-Experiment 1998 und Gisin 1997/98

(1) Von einer Zweiphotonen-Quelle gehen Photonenzwillinge aus. Durch unabhängig arbeitende Schalter können die Photonen zu unterschiedlich orientierten Polarisatoren "gelenkt" werden. Mit 4 Detektoren wird festgestellt, ob bei den jeweiligen Schalterstellungen zwei Photonen gleichzeitig nachgewiesen werden, ob so genannte "Koinzidenzen" auftreten.

(2) Das Umschalten erfolgt so, dass kein Informationsaustausch zwischen Schalter und Quelle oder zwischen den Photonen über den Schaltzustand erfolgen kann. Es erfolgt erst dann, wenn Photonen die Quelle bereits verlassen haben.

(3) Die Laufzeiten sind so, dass kein Informationsaustausch möglich ist: die Photonen können sich also nicht "absprechen" über ihre jeweilige Polarisation bzw. der Analysatoren.

(4) Die Forscher fanden

1. dass die  beiden Photonen streng miteinander korreliert sind, also z.B. immer mit zueinander senkrechter Polarisation, entsprechend der Argumenation beim EPR-Paradoxon,

2. dass die Bell'sche Ungleichung durch das Experiment genauso wie durch die QM verletzt wird. Das Experiment stimmt mit der Vorhersage der QM überein. Es geht anders aus, als eine "lokale Theorie mit verborgenen Variablen" vorhersagt.

Bei Aspect wurden die Schalter noch periodisch betrieben.

(5) Das Weihs-Zeilinger-Experiment 1998:        

Im Prinzip entsprechend, jedoch zufallsgesteuerte Schalter, damit eine "Absprache" zwischen den Photonen noch unmöglicher wird. Der Abstand der Mess-Stationen betrug 360 m, das Lichtsignal brauchte1,2 Mikrosek, innerhalb von 0,1 Mikrosek wurde umgeschaltet.

(6) Von Gisin  und Mitarbeitern (1997/98) wurden so verschlüsselte und abhörsichere Nachrichten durch Glasfaser-Leitungen der Schweizer Telekom unter dem Genfer See hindurch über einen Abstand ca. 22,8 km hinweg übertragen. Seit 2001 gibt es eine Firma, die solche Nachrichtenübertragungsgeräte kommerziell anbietet.

E 1. Die beiden Photonen sind immer streng miteinander korreliert, also z.B. immer mit zueinander senkrechter Polarisation, ganz gleich wie weit die Schalter, Polarisatoren und Detektoren voneinander entfernt sind.

2. Es ist keine "Absprache" der Photonen untereinander möglich. Die Photonenzwillinge verhalten sich so, wie es die Theorie für verschränkte Zustände voraussagt.

3. Durch das Experiment wird eine "lokale Theorie mit verborgenen Variablen" (weitestgehend) ausgeschlossen.

Mittlerweile (2009) gibt es für den Schulunterricht von der PH Schwäbisch Gmünd bzw. Uni Frankfurt ein Simulationsprogramm mit dem im Sinne dieses EPR-Experiments verschiedene Hypothesen durchgespielt werden können (keine Korrelation der Photonen, jeweils gleiche Polarisation schon beim Verlassen der Quelle, verborgene Parameter, verschränkte Photonen). siehe http://www.physikdidaktik.uni-frankfurt.de/Material/index.html und dort unter Stichwort "EPR-Simulation". Wenn der Sch der Simulation glaubt, kann er entscheiden, dass nur die letzte Hypothese im Einklang mit dem Versuchsergebnis steht.

Eine Beschreibung finden Sie hier: R. Erb, Simulation verschränkter Photonen, PhyDid 2/8 (2009) S. 58-64.

Die Argumentation ähnelt einer entsprechenden für Elektronenzwillinge von Zeilinger.

(zuletzt aktualisiert 2012)