Teleportation Licht schafft geisterhaften Doppelgänger

Ein Team von englischen Forschern hat mit Hilfe der Quantenphysik einen Versuch entworfen, bei dem ein kleiner Spiegel an zwei Orten gleichzeitig auftaucht. Das Besondere daran: Bisher konnte diese Doppelung nur für einzelne Atome nachgewiesen werden.


Laser-Experiment: Optisches Gitter sorgt für Interferenzen
DPA

Laser-Experiment: Optisches Gitter sorgt für Interferenzen

Der Physiker Erwin Schrödinger hat einst eine Aufsehen erregende These aufgestellt: Die Quantentheorie erlaube die Existenz einer Katze, die tot und lebendig zugleich ist. In dem hypothetischen Experiment eines Oxforder Wissenschaftler-Teams um William Marshall geht es zwar nicht um Leben oder Tod und auch nicht um ein Objekt von der Größe einer Katze, sondern um einen Spiegel von den Ausmaßen eines roten Blutkörperchens.

Kleiner Spiegel an zwei Orten zugleich

Wie die Forscher im Fachmagazin "Physical Review Letters" schreiben, könnte ein solcher Spiegel an zwei Orten gleichzeitig erscheinen. Bisher hatten Wissenschaftler diesen Effekt nur an einzelnen Atomen nachweisen können. Der von Marshall und seinen Kollegen vorgeschlagene Spiegel aber würde aus etwa hundert Trillionen Atomen bestehen.

Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen ist der Versuch der Engländer mit der üblichen Laborausstattung durchführbar. Ihr Plan sieht etwa so aus: Ein kleiner Spiegel wird am Ende einer elastischen Schiene befestigt, gegenüber steht ein viel größerer Spiegel. Zwischen beiden soll ein einzelnes Lichtteilchen hin und her sausen, so dass der kleine Spiegel auf seinem elastischen Arm zu vibrieren beginnt.

Nicht ein Spiegelbild, sondern zwei Bilder eines Spiegels wollen die Forscher erzeugen
AP

Nicht ein Spiegelbild, sondern zwei Bilder eines Spiegels wollen die Forscher erzeugen

Unter normalen Umständen würde das dem Versuch gleichen, eine Segelyacht mit dem Flattern einer Fliege anzutreiben, schreibt der Online-Wissenschaftsdienst "Nature Science Update": Die Vibrationen des Spiegels würden eine Hitze auslösen, die jeden Einfluss des Photons überlagert. Die Wissenschaftler kühlen deshalb die Apparatur in ihrem hypothetischen Versuchsaufbau auf zwei Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt von minus 273 Grad Celsius ab und stecken sie zudem in ein Hochvakuum, damit das Lichtteilchen nicht mit Gasmolekülen kollidiert.

Doppelt sehen ohne zu schielen

Zwischen den beiden Spiegeln muss der Lichtstrahl ein Raster durchqueren, das an einen halbdurchlässigen Spiegel erinnert: manche Photonen kommen durch, manche werden reflektiert. Jedes Lichtteilchen kann so auf zwei möglichen Bahnen gelangen. Daneben besteht die Möglichkeit, dass ein- und dasselbe Photon beide Wege gleichzeitig beschreitet - wenn es sich im Zustand der Quanten-Verschränkung befindet. So kann das Photon mit sich selbst interferieren - wie zwei Lichtstrahlen, deren Wellen sich entweder addieren oder gegenseitig aufheben und so ein Interferenzmuster mit hellen und dunklen Bereichen erzeugen.

Neu ist das, was folgt: Das doppelte Photon trifft nun auf den kleineren Spiegel, so dass auch dieser in zwei Positionen gleichzeitig zu sehen ist. Die Forscher gehen davon aus, dass sich in dem Versuch die Quantenverschränkung des Photons mit der des Spiegels ständig abwechselt. Zu sehen bekommt man dann entweder die überlagerten Lichtstrahlen oder zwei Bilder desselben Spiegels.

Auf alle Gegenstände ist dieses Phänomen allerdings nicht übertragbar. Wissenschaftler vermuten, dass die so genannte Dekohärenz die bizarren Auswirkungen der Quantenphysik bei größeren Objekten unterdrückt, so dass ihnen ein eindeutiger Ort zugeordnet werden kann. Die gute Nachricht für Tierfreunde: Auch künftig werden keine untoten Katzen um die Häuser schleichen.



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