11.05.2018

Verletzung der Bellschen Ungleichung

Am Big Bell Test nahmen weltweit mehr als 100.000 Menschen teil.

Anhand der Bellschen Un­gleichung lässt sich die Gültig­keit von grund­legenden Annahmen der klas­sischen Physik gegenüber jenen der Quanten­physik überprüfen. Physiker von zwölf Insti­tuten weltweit haben im November 2016 an dem Big Bell Test teil­genommen, um die Bellsche Ungleichung mit einer neuen Heran­gehensweise zu testen. An der Univer­sität München war ein Team um Harald Wein­furter und Wenjamin Rosen­feld beteiligt. Feder­führend war das Institute of Photonic Sciences ICFO in Castell­defels bei Barce­lona.

Abb.: Mit dieser Falle für einzelne Atome lassen sich Verschränkungszustände von Atomen mit Lichtteilchen nachweisen. (Bild: LMU)

Im Rahmen des Experi­ments wurden über ein Online­spiel, an dem mehr als 100.000 Menschen teil­nahmen, Zufalls­eingaben gemacht. Die Physiker nutzten die dadurch gewon­nenen Daten, um Messungen in zwei Laboren durchzu­führen, die 400 Meter von­einander entfernt sind. Denn während in der klas­sischen Physik die Eigen­schaften eines Objekts völlig unab­hängig von seiner Beobach­tung sind, können im Bereich der Quanten Teilchen, die weit von­einander entfernt sind, in Beziehung zueinander stehen, und ihre Eigen­schaften erst durch Messung entstehen. Im Experi­ment wurden diese Messungen an einem Atom durch­geführt, das in einem der Labore gehalten war, und einem Photon, das mit dem Atom verschränkt und dann in das andere Labor trans­portiert wurde.

Die Entschei­dungen zwischen verschie­denen Messein­stellungen wurden im Münchener Experiment auf Basis der von Menschen er­zeugten Zufalls­daten gewonnen. Zusätz­lich verwen­deten die Wissen­schaftler jeweils einen Quanten­zufalls­generator in beiden Laboren. Beide Mess­methoden bestä­tigten die Verletzung der Bell­schen Ungleichung und zeigten, dass die 400 Meter von­einander entfernten Teilchen mit­einander verschränkt waren.

„Der Big Bell Test hat eine völlig andere Art Zufall in Quanten­experimente eingeführt“, sagt Wenjamin Rosen­feld. Auch wenn, wie Harald Wein­furter betont, solche Expe­rimente noch wesent­lich weiter entwickelt werden müssen, um alle mög­lichen Schlupf­löcher zu schließen. Der Big Bell Test wurde vom Institute of Photonic Sciences ICFO koor­diniert. Neben dem Team an der LMU nahmen mehrere Institute auf der ganzen Welt teil.

LMU / JOL

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