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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Woher weiss man das ein Teilchen vorher in Superposition war?


saf
16.02.14, 22:08
Ich beschäftige mich als Einsteiger und Laie mit Quantum Computing und Quantenphysik.
Woher weiss man eigentlich ob ein Teilchen vorher in Superposition war?
Ich messe ein Teilchen und bekomme jetzt z.B. dessen Drehrichtung vom Spin.
Wie kann ich jetzt feststellen ob das Teilchen nicht immer schon so war sondern bei der Messung den Zustand von Superposition auf normal geändert hat?

Hintergrund ist das ich nicht nachvollziehen kann wieso man so sicher ist das verschränkte Teilchen Informationen bei der Messung teleportieren können. Vielleicht waren doch die Teilchen von Anfang an nie in Superposition gewesen?

JoAx
17.02.14, 11:54
Willkommen, saf!

Das weiss man durch die Auswertung der Statistik. Stell dir vor, du hast zwei münzen.
Welche Kombinationen von Kopf und Zahl würdest du nach Würfen der beiden erwarten?

Grüße

Hawkwind
17.02.14, 11:54
Woher weiss man eigentlich ob ein Teilchen vorher in Superposition war?
Ich messe ein Teilchen und bekomme jetzt z.B. dessen Drehrichtung vom Spin.
Wie kann ich jetzt feststellen ob das Teilchen nicht immer schon so war sondern bei der Messung den Zustand von Superposition auf normal geändert hat?


Das lässt sich nach meinem Verständnis der Quantenmechanik nur feststellen, indem man ein statistisches Ensemble von Experimenten durchführt, d.h. das Experiment unter gleichen Voraussetzungen n mal wiederholt (n sehr groß). Misst man immer wieder dieselbe Spinkomponente, so war das Teilchen schon vor dem Messung in einem ("scharfen") Eigenzustand. Misst du unterschiedliche Werte, so war das System zuvor in einer Superposition der Eigenfunktionen zu diesen gemessenen Werten.

Hintergrund ist das ich nicht nachvollziehen kann wieso man so sicher ist das verschränkte Teilchen Informationen bei der Messung teleportieren können. Vielleicht waren doch die Teilchen von Anfang an nie in Superposition gewesen?

Ich kenne mich nicht wirklich aus mit diesen Experimenten - meine aber, dass die ihre Eingangszustände entsprechend "präparieren".

---
uups ... Joax ware eine Sekunde schneller!!

JoAx
17.02.14, 12:08
uups ... Joax ware eine Sekunde schneller!!

Das macht nichts. :D

Wenn du zu deiner Erklärung noch passende Formeln schreiben könntest, wäre das suuuper!!!

Timm
17.02.14, 19:56
Ich kenne mich nicht wirklich aus mit diesen Experimenten - meine aber, dass die ihre Eingangszustände entsprechend "präparieren".


Ich denke, schon das Doppelspalt Experiment läßt sich nicht ohne die Annahme von Superposition erklären.

saf
17.02.14, 23:19
Ich habe hier eine Antwort auf meine Frage bekommen:
http://www.quantenphysik-schule.de/wesenszuege.htm

"Man hat oft darüber diskutiert, ob nicht die Polarisation schon vor der Messung festgelegt war (versteckter Parameter), denn dann würde das Ergebnis dieses Experiments keine Überraschung darstellen. Beispiel: Jemand hat zwei verschiedenfarbige Spielkarten, etwa eine rote und eine schwarze Karte, und verschickt je eine nach New York und nach Peking. Es ist nicht bekannt, welche Karte wo ankommt, solange bis eine Karte aufgedeckt wird. In demselben Moment ist sofort klar, welche Farbe die andere Karte hat. Natürlich war hier die Farbe schon von Anfang an festgelegt und niemand ist darüber erstaunt. In der Quantenphysik wird aber erst im Augenblick der Messung die Polarisation entschieden, so als wären beide Spielkarten zunächst farblos und würden erst beim Aufdecken einer der beiden Karten sofort ihre Farben annehmen."

Weiter geht es hier, aber das muss ich mir selber erstmal durchlesen:
http://www.quantenphysik-schule.de/epr.htm

saf
17.02.14, 23:39
Das EPR-Experiment gibt leider auf keine Antwort auf die Frage da:
"In dem Augenblick, wo die Polarisation des einen Photons durch die Wechselwirkung mit dem Polarisator festgelegt wird, ist auch die Polarisation des andere Photons instantan senkrecht dazu festgelegt. "

Und woher weiss man das? Das Teilchen war doch schon vielleicht von Anfang an nie in Superposition.
Mathematisch ergibt das vielleicht Sinn, aber durch die Experimente kann ich das nicht nachvollziehen.

Ich verstehe einfach nicht woher man denn weiss das beim verschränkten Teilchen teleportation entsteht und nicht von Anfang an die beiden Teilchen als Paar mit gegensätzlichen Drehrichtungen entstanden sind.

JoAx
18.02.14, 09:22
Ich verstehe einfach nicht woher man denn weiss das beim verschränkten Teilchen teleportation entsteht und nicht von Anfang an die beiden Teilchen als Paar mit gegensätzlichen Drehrichtungen entstanden sind.

Im Grunde durch die Auswertung der Statistik. Beantworte bitte meine Frage.

saf
18.02.14, 22:02
Im Grunde durch die Auswertung der Statistik. Beantworte bitte meine Frage.

Zu deiner Frage "Welche Kombinationen von Kopf und Zahl würdest du nach Würfen der beiden erwarten?"
Da würde ich 1/2 erwarten.

Es könnte sein das im Kristall beim entstehen der Verschränkung sofort ein Teilchenpaar mit Gegensätzen entsteht, und ich dann irgendwann mal nachschaue (messe) in welcher Richtung nun der Spin dreht. Mir ist einfach nicht schlüssig wieso die Wissenschaft meint das Teilchen befände sich überhaupt in Superposition?

JoAx
19.02.14, 13:14
Da würde ich 1/2 erwarten.


"1/2" was? Ich habe nicht nach Wahrscheinlichkeit dafür gefragt, ob bei einem Münzen-Wurf Kopf oder Zahl fällt.

Wenn du eine Münze wirfst, dann gibt es zwei Möglichkeiten - "Kopf" oder "Zahl".
Wenn du zwei Münzen wirfst, dann ... ?


Es könnte sein das im Kristall beim entstehen der Verschränkung sofort ein Teilchenpaar mit Gegensätzen entsteht, und ich dann irgendwann mal nachschaue (messe) in welcher Richtung nun der Spin dreht. Mir ist einfach nicht schlüssig wieso die Wissenschaft meint das Teilchen befände sich überhaupt in Superposition?


Das verstehe ich, dass du es nicht siehst. Ich weiss nicht, ob das hilft:
Bellsche Ungleichung (http://de.wikipedia.org/wiki/Bellsche_Ungleichung)

saf
02.03.14, 10:36
"1/2" was? Ich habe nicht nach Wahrscheinlichkeit dafür gefragt, ob bei einem Münzen-Wurf Kopf oder Zahl fällt.

Wenn du eine Münze wirfst, dann gibt es zwei Möglichkeiten - "Kopf" oder "Zahl".
Wenn du zwei Münzen wirfst, dann ... ?


Die Chance das Kopf oder Zahl vorkommt liegt dann bei 100%.
(und bei 3 Münzen 150%?).
Ich bin mir da aber sehr unsicher.


Das verstehe ich, dass du es nicht siehst. Ich weiss nicht, ob das hilft:
Bellsche Ungleichung (http://de.wikipedia.org/wiki/Bellsche_Ungleichung)
Das muss ich mir mal anschauen.

Philipp Wehrli
03.03.14, 00:57
Willkommen, saf!

Das weiss man durch die Auswertung der Statistik. Stell dir vor, du hast zwei münzen.
Welche Kombinationen von Kopf und Zahl würdest du nach Würfen der beiden erwarten?

Grüße

Münzen sind nicht in Superposition und zeigen doch die gleiche Statistik.

Philipp Wehrli
03.03.14, 00:59
Das lässt sich nach meinem Verständnis der Quantenmechanik nur feststellen, indem man ein statistisches Ensemble von Experimenten durchführt, d.h. das Experiment unter gleichen Voraussetzungen n mal wiederholt (n sehr groß).

Nach dem Kochen-Specker Theorem gibt es auch Fälle, in denen du bereits im ersten Experiment auf eine Superposition schliessen kannst.

Philipp Wehrli
03.03.14, 01:04
Das EPR-Experiment gibt leider auf keine Antwort auf die Frage da:
"In dem Augenblick, wo die Polarisation des einen Photons durch die Wechselwirkung mit dem Polarisator festgelegt wird, ist auch die Polarisation des andere Photons instantan senkrecht dazu festgelegt. "

Und woher weiss man das? Das Teilchen war doch schon vielleicht von Anfang an nie in Superposition.


Das habe ich auch lange gedacht. Tatsächlich wird dies aber ausgeschlossen. John Bell hat mit seiner Bellschen Ungleichung gezeigt, dass gewisse Verteilungen der Photonenpaare nicht möglich sind, wenn die Photonen die Polarisation bereits im Voraus für alle möglichen Experimente festgelegt haben. Genau diese 'unmöglichen' Verteilungen findet man aber in den Experimenten. Siehe hier:
http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Quantentheorie/Einstein_Podolsky_Rosen/einstein_podolsky_rosen.html

Philipp Wehrli
03.03.14, 01:21
Ich beschäftige mich als Einsteiger und Laie mit Quantum Computing und Quantenphysik.
Woher weiss man eigentlich ob ein Teilchen vorher in Superposition war?
Ich messe ein Teilchen und bekomme jetzt z.B. dessen Drehrichtung vom Spin.
Wie kann ich jetzt feststellen ob das Teilchen nicht immer schon so war sondern bei der Messung den Zustand von Superposition auf normal geändert hat?

Hintergrund ist das ich nicht nachvollziehen kann wieso man so sicher ist das verschränkte Teilchen Informationen bei der Messung teleportieren können. Vielleicht waren doch die Teilchen von Anfang an nie in Superposition gewesen?
Du musst dich bei der Messung entscheiden, in welche Richtung du den Spin misst. Das Teilchen kann dann nur noch zwischen zwei Möglichkeiten auswählen. Es müsste aber zu jeder möglichen Richtung im Raum einen Plan haben, für welches Resultat es sich entscheiden würde. Die Pläne, die so möglich sind, widersprechen den Experimenten. Ähnlich, wie das EPR Experiment der Bellschen Ungleichung widerspricht.

Ein Experiment, bei dem du die Überlagerung siehst, habe ich hier beschrieben. Die Überlagerung führt zu Schwebungen:
http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Quantentheorie/Schrodingers_Katze/schrodingers_katze.html

Ein Grundsatz der Quantentheorie ist: Wenn ein Teilchen in einem Zustand A oder in einem Zustand B gemessen werden kann, dann gibt es auch ein Experiment, das entscheidet, ob das Teilchen im überlagerten Zustand A+B ist.

Hawkwind
03.03.14, 10:10
Nach dem Kochen-Specker Theorem gibt es auch Fälle, in denen du bereits im ersten Experiment auf eine Superposition schliessen kannst.

Das würde mich nun extrem wundern.
Die Wellenfunktion entfaltet ihre Vorhersagekraft erst auf statistischer Ebene: eine nichtscharfe Zustandsfunktion (d.h. Superposition) erkennst du eben erst genau daran, dass in allen Messungen nicht immer derselbe Wert gemessen wird.

Kochen-Specker macht meines Wissens irgendwelche einschränkenden Aussagen über alternative Quantentheorien mit verborgenen Variablen.