Frage zur Messung von verschränkten Teilchen

[TomS]

Zitat von JoAx

Für mich manifestiert sich das Gehirnausblasende der QM nicht im Kollaps - das ist eher die Folge, dass irgend jemand irgend wann so etwas überhaupt eingeführt hat/einführen musste - sondern in den nüchternen qm Korrelationen, der Statistik.

Das verstehe ich nicht.

Für mich ist die QM fremdartig, so wie für jeden. Aber ich kann sie zunächst akzeptieren, weil sie eben mikroskopische Quantensysteme betrifft, die mir sowieso anschaulich nicht zugänglich sind (das betrifft insbs. auch die Nicht-Lokalität a la EPR / Bell / Aspect, die mich dar nicht so sehr stört).

Was für mich wesentlich schlimmer ist, dass man von einem "ich versteh's nicht, aber ich kann's berechnen" zu einem "ich will's nicht verstehen, deswegen behaupte ich, man kann's nicht verstehen" wechselt. Ersteres ist pragmatisch, letzteres ist ...

Konkret: die Dekohärenz löst einen Teil der der Probleme, die von Neumann et al. damals nicht mal ansatzweise verstehen konnten; trotzdem flüchtet man sich heute noch in die selben agnostischen Ausreden wie damals.

Was mich an Zeilinger stört ist nicht, dass er eine pragmatische Haltung vetritt, sondern dass er meint, diese pragmatische = agnostische Haltung sei die bessere, und alles jenseits davon sei müßig. Wenn man Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Weizsäcker et al. liest, dann spürt man, wie sie um die QM gerungen haben; bei Zeilinger lese ich dagegen so eine Art "tröstliche Denkunnotwendigkeit" heraus.

Ich habe mich in den letzten Jahren in Richtung Everett orientiert (das war nicht einfach, und es gibt da diverse offene Fragestellungen). Es gibt andere Interpretationen, die wenigstens dazu animieren, ein tieferes Verständnis anzustreben, und dabei ggf. zu scheitern. Zeilinger (u.v.a.m.) tritt dagegen eher für Stillstand ein, und das ist für mich inakzeptabel.

In der Physik gibt es kein Ignorabimus!
(Frei nach Hilbert - und Gödel und Cohen hätten die Unvollständigkeit nie bewiesen, hätte sie Hilbert nicht angetrieben, die Vollständigkeit zu beweisen)

[TomS]

@JoAx zu "@Uli":

Mit dem zweiten Teil des Kastens habe ich ein Problem.

Zum einen löst die Einführung der Dichtematrix kein Problem; es ist ausreichend und m.E. sogar vorteilhaft, die Dekohärenz ohne Dichtematrix zu betrachten. Zum anderen ist der zweite Teil streng genommen falsch! Es findet gerade kein Übergang in einen gemischten Zustand statt; der Zustand bleibt rein, alles andere widerspräche der unitären Zeitentwicklung der QM.

Was die Dekohärenz lediglich besagt ist, dass wenn man eine partielle Dichtematrix unter Ausspuren der unbeobachteten Umgebungsfreiheitsgrade berechnet, diese in extrem guter Näherung wie ein statistisches Gemisch aussieht. Im Kern liegt jedoch weiterhin ein hochgradig verschränkter, reiner Zustand vor.

[Timm]

Zitat von TomS

Was mich an Zeilinger stört ist nicht, dass er eine pragmatische Haltung vetritt, sondern dass er meint, diese pragmatische = agnostische Haltung sei die bessere, und alles jenseits davon sei müßig.

Zeilinger (u.v.a.m.) tritt dagegen eher für Stillstand ein, und das ist für mich inakzeptabel.

Na ja, Zeilinger erforscht die Superposition zunehmend größerer Quantensysteme und deren Dekohärenz. Was ihn an der VWI stört, ist deren Ballast.

Zitat von TomS

Egal wie man das nun neuerdings verargumentiert, im Kern läuft es immer darauf hinaus, dass man nach einer Messung mit dieser neuen Wellenfunktion starten muss.

Muß man das, wenn man wie Zeilinger die Wellenfunktion als Rechenvorschrift versteht? Startet man mit einer neuen Wellenfunktion nicht dann, wenn man ein neues Experiment präpariert?
Ich gehe davon aus (ohne ganz sicher zu sein), daß Zeilinger den infolge der Messung entstandenen Zustand als rein makroskopisch im Sinne von Null Überlagerung ansieht.

Zitat von TomS

2) Nach von Neumann wird der Messprozess als Ganzes nicht weiter unterschieden. Heute wissen wir, dass wir zumindest einen Teil des Messprozesses mittels der Dekohärenz im Kontext der Quantenmechanik mittels unitärer Zeitentwicklung und ohne Kollaps berechnen können. Die Dekohärenz erlaubt es uns also, die Trennung anders zu setzen als von Neumann. Wie berücksichtiget Zeilinger das? Wie ändert er die von Neumannsche Auffassung in (1) ab? Oder ignoriert er die Dekohärenz?

Hast Du Referenzen, daß die Kollapsproblematik des Messprozesses im Rahmen der Dekohärenztheorie, also nicht per Deutung gelöst werden kann?
Ich denke ein Disput mit Zeilinger wäre hochinteressant. Schreib' doch mal Deine Fragen an sein Institut.

[TomS]

Zitat von Timm

Na ja, Zeilinger erforscht die Superposition zunehmend größerer Quantensysteme und deren Dekohärenz. Was ihn an der VWI stört, ist deren Ballast.

Das ist ein Missverständnis,sie hat nämlich - im Gegensatz zu anderen Interpretationen - zunächst keinen ;-)

Zitat von Timm

Muß man das, wenn man wie Zeilinger die Wellenfunktion als Rechenvorschrift versteht? Startet man mit einer neuen Wellenfunktion nicht dann, wenn man ein neues Experiment präpariert?

Messung und Präparation sind doch das selbe. Wenn ich Elektronen als ebene Wellen präpariere und auf bzw. durch eine Lochblende schicke, dann muss ich hinter der Lochblende mit einer Kugelwelle rechnen, sonst ist's halt falsch.

Zitat von Timm

Ich gehe davon aus (ohne ganz sicher zu sein), daß Zeilinger den infolge der Messung entstandenen Zustand als rein makroskopisch im Sinne von Null Überlagerung ansieht.

Das verstehe ich nicht.

Zitat von Timm

Hast Du Referenzen, daß die Kollapsproblematik des Messprozesses im Rahmen der Dekohärenztheorie, also nicht per Deutung gelöst werden kann?

Nicht so schnell.

Die Dekohärenz löst zwei von drei Problemen im Rahmen des Messprozesses
1) die Auszeichnung einer bestimmten Basis aufgrund der Messung einer bestimmten Observablen; dies beantwortet die Frage, warum die reduzierte Dichtematrix in einer bestimmten Basis (näherungsweise) diagonal ist
2) die Tatsache, dass die reduzierte Dichtematrix überhaupt in einer Basis (näherungsweise) diagonal ist; dies beantwortet die Frage, warum wir eine klassische Welt (ohne Superpositionen, nicht-lokale Zustände, Verschränkungen usw.) wahrnehmen.

Die Dekohärenz löst nicht das dritte Problem,
3) warum wir von den gemäß (2) resultierenden klasssischen Welten genau eine wahrnehmen - und was mit den anderen passiert. D.h. genau dafür benötigen wir doch weiterhin den Kollaps, die Viele-Welten-Interpretation o.ä.

[Hawkwind]

Zitat von TomS

...
Die Dekohärenz löst zwei von drei Problemen im Rahmen des Messprozesses
1) die Auszeichnung einer bestimmten Basis aufgrund der Messung einer bestimmten Observablen; dies beantwortet die Frage, warum die reduzierte Dichtematrix in einer bestimmten Basis (näherungsweise) diagonal ist
2) die Tatsache, dass die reduzierte Dichtematrix überhaupt in einer Basis (näherungsweise) diagonal ist; dies beantwortet die Frage, warum wir eine klassische Welt (ohne Superpositionen, nicht-lokale Zustände, Verschränkungen usw.) wahrnehmen.

Die Dekohärenz löst nicht das dritte Problem,
3) warum wir von den gemäß (2) resultierenden klasssischen Welten genau eine wahrnehmen - und was mit den anderen passiert. D.h. genau dafür benötigen wir doch weiterhin den Kollaps, die Viele-Welten-Interpretation o.ä.

Kann denn deiner Meinung nach der Dekohärenz-Ansatz die nichtlokalen Korrelationen bei Experimenten vom EPR-Typ erklären?

[TomS]

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0306072
Decoherence and the transition from quantum to classical -- REVISITED
Authors: Wojciech H. Zurek
(Submitted on 10 Jun 2003)
Abstract: The environment surrounding a quantum system can, in effect, monitor some of the systems observables. As a result, the eigenstates of these observables continuously decohere and can behave like classical states.

http://arxiv.org/abs/0712.0149
The Quantum Measurement Problem: State of Play
Authors: David Wallace
(Submitted on 3 Dec 2007)
Abstract: This is a preliminary version of an article to appear in the forthcoming Ashgate Companion to the New Philosophy of Physics. I don't advocate any particular approach to the measurement problem (not here, at any rate!) but I do focus on the importance of decoherence theory to modern attempts to solve the measurement problem, and I am fairly sharply critical of some aspects of the "traditional" formulation.

[Hawkwind]

Zitat von TomS

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0306072
Decoherence and the transition from quantum to classical -- REVISITED
Authors: Wojciech H. Zurek
(Submitted on 10 Jun 2003)
Abstract: The environment surrounding a quantum system can, in effect, monitor some of the systems observables. As a result, the eigenstates of these observables continuously decohere and can behave like classical states.

http://arxiv.org/abs/0712.0149
The Quantum Measurement Problem: State of Play
Authors: David Wallace
(Submitted on 3 Dec 2007)
Abstract: This is a preliminary version of an article to appear in the forthcoming Ashgate Companion to the New Philosophy of Physics. I don't advocate any particular approach to the measurement problem (not here, at any rate!) but I do focus on the importance of decoherence theory to modern attempts to solve the measurement problem, and I am fairly sharply critical of some aspects of the "traditional" formulation.

Sorry, ich gehe gerade etwas verloren. War das jetzt als Antwort auf meine Frage

Kann denn deiner Meinung nach der Dekohärenz-Ansatz die nichtlokalen Korrelationen bei Experimenten vom EPR-Typ erklären?

gedacht, Tom?

[Hawkwind]

Zitat von TomS

Abstract: The environment surrounding a quantum system can, in effect, monitor some of the systems observables. As a result, the eigenstates of these observables continuously decohere and can behave like classical states.

Aber doch nur dann, wenn das Quantensystem ständig mit seiner Umgebung wechselwirkt. In Experimenten vom EPR-Typ gibt es das nicht; die beiden, miteinander verschränkten Teilchen entfernen sich räumlich beträchtlich voneinander, ohne mit der Umgebung wechselzuwirken. Also kann hier gar nichts kontinuierlich dekohärieren, denn ohne Wechselwirkung mit der Umgebung (s.o. "environment ... monitor some observables") gibt es keine Dekohärenz.

==> bei EPR gibt es keine kontinuierliche Dekohärenz.

[TomS]

Zitat von Hawkwind

Kann denn deiner Meinung nach der Dekohärenz-Ansatz die nichtlokalen Korrelationen bei Experimenten vom EPR-Typ erklären?

Ja.

Nehmen wir zwei Teilchen mit zwei Zuständen |a> und |b>.

Der zunächst präparierte Zustand des Quantensystems wäre

|a>|b> + |b>|a>

Das Gesamtsystem inklusive Messgerät (zur Messung am ersten Teilchen) und Umgebung sähe wie folgt aus

(|a>|b> + |b>|a>) |0> |E>

Nach Messung am ersten Teilchen plus Verschränkung mit der Umgebung liegt ein Zustand der Form

|a>|b>|A>|E'> + |b>|a>|B>|E''> + ...

vor.

D.h. das Messgerät weist einen Zeigerzustand |A> für den Zustand |a> des ersten Teilchens auf, oder eine Zustand |B> für den Zustand |b> des ersten Teilchens.

Wichtig ist das "..."

Darin stecken die nicht-diagonalen Terme, in denen weiterhin |a>|b>|B> vorkommt, d.h. Teilchen 1 ist im Zustand |a>, das Messgerät zeigt jedoch das Ergebnis |B> für die Messung an diesem ersten Teilchen an. Dieser "Zweig" ist gemäß der unitären Zeitentwicklung zwingend vorhanden, jedoch aufgrund der Dekohärenz extrem stark unterdrückt.

Ich weiß jetzt nicht, ob das eine Antwort auf deine Frage ist ...

[TomS]

Zitat von Hawkwind

Aber doch nur dann, wenn das Quantensystem ständig mit seiner Umgebung wechselwirkt. In Experimenten vom EPR-Typ gibt es das nicht; die beiden, miteinander verschränkten Teilchen entfernen sich räumlich beträchtlich voneinander, ohne mit der Umgebung wechselzuwirken. Also kann hier gar nichts kontinuierlich dekohärieren, denn ohne Wechselwirkung mit der Umgebung (s.o. "environment ... monitor some observables") gibt es keine Dekohärenz.

==> bei EPR gibt es keine kontinuierliche Dekohärenz.

Das hat auch niemand behauptet!

Solange weder eine Wechselwirkung mit der Umgebung noch eine Messung vorliegt, bleibt es bei einem verschränkten EPR-Zustand. Was ist das Problem dabei?