Einsteins Spuk hat ein Ende

Stresstest für die Quantenphysik

Von Manfred Lindinger
 - 13:30

„Hören Sie endlich auf, dem Herrgott Vorschriften zu machen, wie er die Welt gestaltet.“ Das soll der dänische Physiker Niels Bohr Albert Einstein erwidert haben, als dieser nicht aufhören wollte, immer ausgefeiltere Gedankenexperimente zur Widerlegung der Quantenmechanik zu ersinnen. Das größte Unbehagen bereitete dem Vater der Relativitätstheorie die sogenannte Verschränkung, die er wegen ihrer dem gesunden Menschenverstand widersprechenden Natur als „spukhafte Fernwirkung“ verspottete. Danach verhalten sich zwei miteinander verschränkte Teilchen wie ein siamesisches Zwillingspaar, unabhängig davon, wie weit sie voneinander entfernt sind. Bestimmt man durch eine Messung die Eigenschaft eines Teilchens, wird augenblicklich auch der Quantenzustand des Partners festgelegt.

Heutzutage sieht man die Verschränkung weitgehend als Essenz der Quantenphysik an. Einstein allerdings konnte sich mit dem Phänomen nie richtig anfreunden. Schließlich kann sich laut spezieller Relativitätstheorie nichts schneller ausbreiten als Licht – also auch nicht die Information darüber, was mit einem verschränkten Teilchen augenblicklich geschieht. Physiker arbeiten zwar heute routinemäßig mit verschränkten Atomen und Photonen und nutzen deren seltsames Verhalten für den Bau von Quantencomputern und für die abhörsichere Datenübertragung. Einsteins Einwand aber, dass die Quantenphysik keine vollständige Theorie sei und die Eigenschaften verschränkter Objekte möglicherweise über noch unbekannte „verborgene Variablen“ bereits von Anfang an festgelegt sein könnten, ist noch immer nicht ganz ausgeräumt.

Freier Geist als perfekter Zufallsgenerator

Mit immer raffinierteren Experimenten, sogenannten Bell-Tests, konnte man die Quantennatur der Verschränkung zwar bestätigen und viele der möglichen „Schlupflöcher“ schließen, die es den Teilchen doch irgendwie ermöglichen könnten, sich über den Ausgang einer Messung zu verständigen.

Ein Hintertürchen blieb aber bisher noch offen: Damit ein Bell-Test wasserdicht ist, muss bei jeder Messung zufällig festgelegt werden, welche Eigenschaft eines Objekts beobachtet werden soll. Bisher nutzte man dafür Zufallsgeneratoren. Doch was, wenn die physikalisch generierten Zufallszahlen gar nicht so zufällig sind, wie sie scheinen, weil verborgene Variablen die Hände mit im Spiel haben? Um auch dieses Szenario auszuschließen, haben vor zwei Jahren Physiker aus aller Welt den „freien Willen“ von hunderttausend Freiwilligen in Anspruch genommen. Das Heer der Laien generierte rund um den Globus per Videospiel einen gewaltigen Strom an Nullen und Einsen in zufälliger Reihenfolge.

Via Internet wurden die Zufallszahlen in die Laboratorien übertragen, wo sie die Forscher für Messungen an ganz unterschiedlichen verschränkten Quantenobjekten nutzten: supraleitende Leiterschleifen, gespeicherte Ionen, Lichtteilchen und extrem kalte Atomwolken. Mit den Zufallszahlen wurden die Messgeräte gefüttert, die entsprechend willkürlich wählten, welcher Quantenzustand bei welchem Objekt gerade gemessen werden sollte. Das Ergebnis war in den zwölf beteiligten Laboratorien immer das gleiche: Nirgends fand man Hinweise auf verborgene Variablen, wie die an dem Großexperiment beteiligten Forscher in der Zeitschrift „Nature“ berichten.

Damit ist die Luft für Albert Einstein recht dünn geworden. Nun bleibt nur noch eine Hoffnung für den großen Physiker: Nämlich, dass der menschliche Wille gar nicht frei ist und die Finger der fleißigen Helfer beim Tippen der Einsen und Nullen ferngelenkt wurden. Richtig spukhaft eben.

Quelle: F.A.Z.
Manfred Lindinger
Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.
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