Quantenphysik: Informationsübertragung entgegen der Zeitrichtung?

Hallo ich bin interessierter Laie was die Quantenphysik betrifft und
stelle mir schon seit längerem die Frage ob eine Informationsübertragung
entgegen der Zeitrichtung möglich sein kann.
Vielleicht ist ein Denkfehler in meinen Überlegungen, es wäre nett wenn
mich in diesem Falle jemand hier schlauer machen könnte.
Wenn man etwas darüber nachdenkt, dann erkennt man, dass die Möglichkeit
einer Informationsübertragung entgegen der Zeitrichtung gleichbedeutend
mit der Möglichkeit ist, die Vergangenheit aus der Gegenwart heraus zu
verändern. Und das entspricht ja nicht gerade dem allgemeinen
Wirklichkeitsverständnis.

Ich stelle mir das grundsätzliche Verfahren zur Informationsübertragung
entgegen der Zeitrichtung so vor:

Wir nehmen Paare von hinsichtlich zweier zueinander komplementärer
Quanten-Attribute verschränkter Quanten (ein Paar pro Bit). Die Quanten
müssen sich hinsichtlich beider Attribute in einer Superposition
befinden. Mindestens eines der Attribute muß so zu messen sein, dass das
Ergebnis der Messung eine Superposition sein kann, oder ein konkreter
Wert in dem Falle, dass andere Faktoren neben der Messung eine
Dekohärenz erzwingen. Was für Quanten und was für Attribute ist für die
theoretische Betrachtung dabei erst einmal unerheblich und würde erst
für die praktische Umsetzung interessant.

Wir messen eines dieser Quanten hinsichtlich eines dieser Attribute zum
Zeitpunkt des Informationsempfangs so, dass das Quant nicht gezwungen
wird zu dekohärieren, jedoch so, dass klar zwischen Dekohärenz und
Superposition unterschieden werden kann. Ob das Quant dekohäriert oder
nicht wollen wir später zum Zeitpunkt des Sendens der Information festlegen.

Zum Zeitpunkt des Versendens der Information entscheiden wir uns
entweder das eine oder das andere Quantenattribut zu messen und diesmal
messen wir so, dass das Quant "gezwungen" wird zu dekohärieren. Messen
wir das gleiche Quantenattribut wie beim Empfang, so werden wir beim
Empfang zwingend ebenfalls einen Dekohärenz bezüglich dieses Attributes
gemessen haben werden.

Messen wir das andere, komplementäre Attribut auf eine Art und Weise,
welche das Quant "zwingt" hinsichtlich dieses Attributes zu dekohärieren
so werden wir beim Empfang zwingend wegen der Unschärferelation eine
Superposition hinsichtlich des komplementären Attributes gemessen haben
werden.

Mit der zeitlich späteren Entscheidung welches der beiden zueinander
komplementären Attribute wir messen, determinieren wir das Ergebnis der
zeitlich früheren Messung. Zwar nicht in dem Sinne, dass wir
determinieren, welchen der möglichen Werte das Attribut bei einer
Dekohärenz annimmt, aber dahingehend ob es dekohäriert oder nicht.

Das wäre sicher eine ganz nützliche Sache, ich würde ja mal gerne einen
richtig fetten Lotto-Jackpot knacken ;~)

Aber noch interessanter finde ich das Paradoxon, das auftritt, wenn wir
uns zwischen dem Empfang und dem Senden der Information dafür
entscheiden, uns einfach etwas anderes zu senden als wir empfangen haben.
Huch?
Und nu?

Kann es sein, dass die Gegenwart sich zu jedem Zeitpunkt instantan ihre
notwendige Vergangenheit und Zukunft erschafft? So bestimmt wie nötig
und so unbestimmt wie möglich? Ist also vielleicht die vergangene
Gegenwart nicht dasselbe wie die gegenwärtige Vergangenheit?
Oder machen wir durch unsere Entscheidung, uns etwas anderes zu senden
als wir empfangen haben, einfach rückwirkend einen neuen Thread in einer
Multi-Wirklichkeit auf, in dem wir eben doch das empfangen haben, was
wir uns dann senden? Aber dabei gäbe es doch so etwas wie eine reichlich
sonderbare Wirklichkeitsüberkreuzung. Und was wäre mit unserer
Erinnerung? Nehmen wir an wir empfangen eine 5, senden uns dann aber
eine 10. Eben noch waren wir in dem 5-Thread und schupps sind wir in den
10-Thread rübergerutscht, den wir gerade rückwirkend aufgemacht haben.
Und andere Versionen von uns sind vielleicht im gleichen Moment von dem
10-Thread in den 5-Thread rübergerutscht. Und da wir durch das Senden
der 10 in den rückwirkend neu aufgemachten 10-Thread gerutscht sind,
erinnern wir uns plötzlich daran, dass wir uns ja auch eine 10 gesendet
haben. Obwohl uns wir noch einen Augenblick vorher daran erinnert haben,
dass wir uns eine 5 gesendet haben. Aber das war ja in einer anderen
Wirklichkeit. Eine wirklich sonderbare Wirklichkeitsüberkreuzung. Wir
würden also nach dem Senden der Information immer wieder feststellen,
dass wir uns ja doch wieder genau die Information gesendet haben, die
wir auch schon empfangen haben, obwohl wir uns doch so fest vorgenommen
hatten uns diesmal etwas anderes zu senden :~)

Wir könnten uns damit vielleicht auch irgendwann mal vor einem
Meteoriteneinschlag warnen. Und so die Vergangenheit dahingehend ändern,
dass wir rechtzeitig Maßnahmen zum Abwenden der Katastrophe treffen. Ich
sehe vor meinem geistigen Auge einen "Tempel der Zeit" in dem die
"Priesterinnen der Zeit" kurz vor dem Einschlag die Nachricht darüber
ein paar Jahrhunderte in die Vergangenheit schicken und damit aus der
Gegenwart heraus die Vergangenheit ändern und somit auch die Gegenwart
selbst. Einige der Priesterinnen sind vielleicht nach dem Senden der
Information zurück in die Vergangenheit vielleicht gar nicht mehr da
(aber so richtig nicht mehr da, es hat sie nie gegeben) und dafür sind
vielleicht einige neue da, die es vorher (oder sagen wir lieber, als es
noch die andere Wirklichkeit war) noch nicht gab.

Vielleicht sollte ich mal einen Science-Fiction schreiben ;~)

Stefan Eder wrote:


Man k"onnte sagen: Es gibt nur die Gegenwart.

Vergangenheit ist dann das, was in der Erinnerung der Objekte, die ein
Ged"achtnis haben (Gehirne, B"ucher, Schichten mit Fossilien, CDRoms,
etc.), in der Gegenwart vorhanden ist, bzw. das, was wir daraus
rekonstruieren.

Ver"andert man alles, was Hinweise auf eine bestimmte Vergangenheit
geben k"onnte, hat man diese Vergangenheit ausgel"oscht. Es hat ja
schon viele solche Versuche gegeben (B"ucherverbrennungen, etc.),
allerdings nicht sehr erfolgreich....

Das hat allerdings mit Superpositionen nichts zu tun.
Ausser diese l"ost eine nukleare Katastrophe aus, die die ganze
menschliche Kultur zerst"ort. Das hat einen Vergangeneheits-ver"andernen
Effekt.

Arnold Neumaier

Arnold Neumaier did * * * N O T * * * write:

Wie wird dann der Unterschied zwischen zwei Massepunkten im
Ursprung modelliert, die sich nur in ihrer Geschwindigkeit
unterscheiden?


Die unitäre zeitliche Entwicklung der Quantentheorie erhält ja
alle Informationen (deswegen auch die Frage, was mit
Informationen passiert, die in ein Schwarzes Loch fallen).

Andererseits scheint eine Messung neue Informationen zu
schaffen (sonst könnten Meßwerte aus dem Zustand berechnet
werden) - Das ist eben wieder das Meßproblem.

Falls die Welt ein Informationsspeicher konstanter Größe ist,
und neue Information entsteht, dann muß auch irgendwelche alte
Information verloren gehen. Oder die neue Information ist nur
eine besonders trickreiche Darstellung alter Information, die
wir noch nicht verstanden haben.


Es wäre ja schon einmal ein Anfang, irgendeine heute
hergestellte Tonscherbe oder einen Knochen so zu präparieren,
daß alle Archäologen diese für sehr alt halten.

Stefan Eder schrieb:


Da hast Du Recht. Die Quantenphysik kann (jedenfalls solange es die
elektromagnetische Wechselwirkung angeht) keine Zeitrichtung
definieren. Da wir aber wissen, dass man die Vergangenheit nicht
verändern kann, kann das eben noch nicht die ganze Wahrheit sein.
Immerhin wissen wir von der schwachen Wechselwirkung, dass sie die
Zeitsymmetrie bricht. Was das aber immer bedeuten mag, wissen wir auch
noch nicht so richtig.

Jedenfalls kannst Du aus der Theorie der elektromagnetischen
Wechselwirkung (Doppelspaltexperiment etc.) keine Auskunft über dieses
Thema erhoffen. Und der ganze Kram mit der "Quantenteleportation" ist
einfach Quatsch, auch wenn manche das für 'ne gute Marketingmethode
halten (Das sind aber alles Leute, die noch nie mit einem Markt zutun
hatten.).

Also, summa summarum, unsere alltägliche Erfahrung sagt uns, das eine
Beeinflussung der Vergangenheit unmöglich ist, die
Quantenelektrodynamik sagt schlicht gar nichts zu diesem Thema, und
folglich sollten wir uns wohl lieber an unsere Alltagserfahrung halten.

Grüsse, Volker

"Stefan Eder" <[Only registered users see links. ]> schrieb

Nach Standard-QM unmöglich.

festlegen.

Es gibt zwei Möglichkeiten: Entweder, du weißt, wovon du sprichst (dann
müsstest du aber mehr sein als ein interessierter Laie, und Formeln dazu
hinschreiben können), oder du weißt es nicht, und hast lediglich
populärwissenschaftliche Artikel zu Quantenteleportation oder delayed
choice oder so gelesen.

Im ersten Fall schreib Formeln dazu auf, ich will was zum Zerflücken haben.

Im zweiten Fall kann ich dir nur sagen, es ist Quatsch. Aber nicht deine
Schuld, die Leute, die sowas wie Quantenteleportation
populärwissenschaftlich
beschreiben wollen haben einfach eine extrem schwere Aufgabe, und haben
sie nicht besonders gut gelöst. Wobei das halt wirklich extrem schwer ist,
und ich es auch nicht besser kann.

Ilja

Stefan Ram wrote:

Die Momentangeschwindigkeit eines Objekts ist eine Eigenschaft der
Gegenwart. Sie gibt (grob gesaagt) an, wie verschieden die
vergangnene Position des Objekts (im Ged"achtnis rekonstuiert)
von der augenblicklichen Position ist.

Dass ich in meiner Formulierung den konjunktiv benutzt habe,
war Absicht. nat"urlich f"ahrt man viel besser, wenn man wie
gew"ohnlich annimmt, es g"abe Vergangenheit und Zukunft wirklich.
Aber formal gesehen k"onnte man darauf verzichten.



Jede deterministische Differentialgleichung enth"alt die gesamte
Vergangenheit und Zukunft in der Anfangsbedingung = Gegenwart.



Eine Messung bringt Information vom gemessenen Objekt in deas
Messger"at. Das kombinierte System Objekt+Messger"at erh"alt keine
neue Information.



Lokal ensteht neue Information durch Einstellung eines lokalen
Gleichgewichts, und gleichzeitig geht Information verloren dadurch,
dass ein Teil des Geschehens in immer hochfrequentere und damit
unbeobachtbarere Bewegung verlagert wird. Das nennt sich Dissipation.
Der hochfrequente Anteil wird dann nur noch pauschal als W"arme
wahrgenommen.


Arnold Neumaier

Volker Meyer schrieb:
Ja wissen wir das denn wirklich?
Ich kennen keinen, der einen Freund hat, dessen Schwager schon mal in
der Vergangenheit war und nachgeguckt hat, ob da noch alles so ist, wie
es war, als die Vergangenheit noch Gegenwart war.
;~)
Vor ein paar hundert Jahren, war es für die Alltagserfahrung auch noch
vollkommen ok anzunehmen, dass die Erde eine Scheibe ist.
Grüsse,
Stefan

Ilja Schmelzer wrote:
Ich bin nur interessierter Laie und habe unter anderem
Populärwissenschaftliche Artikel gelesen. Aber auf die Idee mit der
Informationsübertragung entgegen der Zeitrichtung kam ich, nachdem ich
eine Promotionsarbeit im Internet gelesen hatte:
[Only registered users see links. ]
Ok die Formeln habe ich ausgeblendet, ich habe mir bisher nicht die
notwendige Mathematik angeeignet.
Verprügelt mich jetzt nicht, in der oben angegebenen Doktorarbeit hat es
mir insbesondere das Experiment mit verzögerter Entscheidung angetan.
Ich denke ich habe schon auf einer qualitativen, wenn auch nicht auf
einer quantitativen, Ebene einiges von der QM verstanden. Anscheinend
aber noch nicht genug und deswegen würde es mich ja so sehr
interessieren, warum das mit der Informationsübertragung entgegen der
Zeitrichtung nicht funktionieren kann. Das würde mein Verständnis der QM
sicher verbessern.
Kannst Du mir vielleicht in einfachen Worten sagen, worin mein
Denkfehler besteht? So wir ich mir das vorstelle würden wir eine Art
"aufgebohrten" EPR-Effekt verwenden. Worin besteht denn der prinzipielle
Unterschied darin, einen EPR-Effekt dazu zu verwenden, eine Information
"nur" instantan über beliebige Entfernungen zu übertragen, oder gleich
entgegen der Zeitrichtung?
Naja die Frage kann ich mir vielleicht selber beantworten. Ich habe in
der Schule zur Allgemeinen Relativitätstheorie gelernt, dass es zu jedem
Punkt in der Raumzeit zwei vierdimensionale Kegel in der Raumzeit gibt,
die dessen Ereignishorizont beschreiben und deren Spitzen in dem Punkt
selber liegen. Der eine Kegel beschreibt den Bereich der Raumzeit, in
dem auf den Punkt eingewirkt werden kann, der andere beschreibt den
Bereich der Raumzeit auf den der Punkt einwirken kann. Bei einer
Standardanwendung des EPR-Effektes liegt zwar der Punkt des Empfangs
nicht in dem Kegel der Raumzeit, auf den der Punkt des Versendens im
Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie einwirken kann, weswegen der
EPR-Effekt ja früpher auch EPR-Paradoxon hieß, bevor er zum Beispiel
dazu verwendet wurde Daten über einen sicheren Kanal zu versenden, aber
der Punkt des Empfangs liegt zumindest auch nicht in dem Raumzeitkegel,
der auf den Punkt des Versendens im Rahmen der allgemeinen
Relativitätstheorie einwirken kann und das wäre bei der Anwendung zur
Imformationsübertragung entgegen der Zeitrichtung ja der Fall.
Meinst Du ich kann nur verstehen, warum eine Informationsübertragung
entgegen der Zeitrichtung prinzipiell unmöglich ist, wenn ich die
notwendige Mathematik zur Quantenmechanik lerne?
Ich bin leider recht gut mit anderen Dingen beschäftigt und das lerne
sich sicher nicht an einem Nachmittag ;~)
Auf der anderen Seite fasziniert mich die QM schon ganz außerordentlich.
Hast Du denn ungefähr verstehen können, wie ich mir das mit der
Informationsübertragung entgegen der Zeitrichtung vorstelle?
Auch wenn ich ein Laie bin und mich auch so ausdrücke, mir erscheint
mein Gedankengang schlüssig.
Gruss,
Stefan

Stefan Eder wrote:



Auch wissenschaftler können Fehler machen. Sie können in Religionen
fallen und Blödsinn reden. Anton Zeilinger behauptet schon seit langem,
dass bei Verschränkung Information instantan, oder mehr noch- in die
Vergangenheit übertragen werde. Dies ist unsinn! spätestens beim delayed
choice Experiment verletzt diese Interpretation hochgradig die SRT.

Das delayed choice Experiment ist vielmehr ein beleg für die Problematik
der Bohr'schen behauptung, dass Messapparat und Quantensystem eine
Einheit bilden. Leider wird das von Zeilingers Leuten nicht erkannt.

Im Modell des Wellenfunktionskollaps würde das Delayed Choice Experiment
nämlich bedeuten, dass der Kollaps der Wellenfunktion zu späterem
Zeitpunkt den Kollaps zu früherem Zeitpunkt bestimmt.

War im originalen EPR Experiment nur ein System dessen Werte zu einem
gleichzeitigen Zeitpunkt mit einem anderen Korreliert sind, handelt es
sich beim delayed Choice Experiment um ein System in der Zukunft, das
mit einem aus der Vergangenheit korreliert ist. Dies verstärkt nur die
Folgerung von Einstein, den korrellierten Systemen komme eine
unabhängige Realität zu.

Ich kann nur empfehlen, das originale Einstein Papier zu lesen, das hier
herunterladbar ist. Einstein schreibt einfach, klar und korrekt:

[Only registered users see links. ]

Einstein meinte, dass die Korrelationen getrennter Systeme eine Theorie
verborgener Variablen erzwingen würden und der Gesamtzustand der QM
nicht die gesamte Realität wiedergeben würde.

Bohr antwortete ihm, dass man aber ein Quantensystem und den Messapparat
insgesamt niemals als getrennt auffassen dürfe und die Messergebnisse
aufgrund der "very influence" korreliert seien. Wissenschaftlich ist
seine Antwort mehr als Schwammig gewesen. "very influence" ist kein
wissenschaftliches Argument.

Das Problem von Einstein macht das delayed choice Experiment nur noch
schlimmer. Denn es besagte, nähme man Bohr ernst, (und die Leute um
Zeilinger tun das leider) tatsächlich einen "very influence" in die
Vergangenheit! Und das geht natürlich nicht. Bohrs Antwort an Albert
Einstein ist auch in obigem Link. Da sie merkwürdig ist, hat Einsteins
Papier bis jetzt mehr als 500 Zitate, Bohrs seltsame reply aber nur 80!

Der Grund, warum Einsteins begründete Schwierigkeit mit der
Vollstaendigkeit der QM immer wieder falsch verstanden und unter den
Tisch gekehrt wird, ist, dass ein Herr, namens John Bell ein no-go
Theorem beweisen konnte.

Es besagt, dass die QM nicht durch deterministische Theorien erklärt
werden kann, bei denen die Teilcheneigenschaften etwa eines
Photonenpaares, während des Fluges durch die Apparatur feststehen! und
keine Information mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen wird.

Bell schrieb leider im Original, das auch in obigem Link ist,
fälschlich, dass es keine Theorie verborgener Variablen geben könne,
ohne Überlichtgeschwindigkeiten zu akzeptieren. Erst in späteren
Versionen taucht der Zusatz "keine *deterministischen*! Theorien!" auf.

Kaum einer weiss, dass ein Mathematiker namens Edward Nelson zeigen
konnte, dass das Bellsche Theorem durch Theorien verborgener Parameter
die (nebenbei durch oft in der Natur findbare) stochastische Prozesse
beeinflusst werden, mühelos reproduziert werden kann (ohne jede
überlichtgeschwindigkeit).

So begnügen sich viele Physiker mit unwissenheit und schwammigen
Begriffen. Das kann man auch an der von dir zitierten Doktorarbeit aus
dem Hause Zeilinger sehen. wenn es zu delayed choice Experimenten kommt,
wird dann plötzlich Bohr zitiert, ohne jede Formel und Konzept und es
wird etwas von "very influence" hilflos paraphrasiert.

Das Nelsonsche Theorem findet sich als Talk, bei dem auch John Bell
beiwohnte (deshalb seine dezente Meinungsänderung! in späteren Arbeiten) in


Und als peer reviewter Beitrag in:


Um das zu verstehen braucht man allerdings Stochastik und Maßtheorie.

Leider höhrt das kein Physiker, und so werden die Leute um Anton
Zeilinger weiterhin behaupten, es gäbe mit Bohr einen "very influence"
von Systemen in der Zukunft in die Vergangenheit hinein.

Das ist halt einfacher, als mit Ballentine (Rev. Mod. Phys. 42, 358–381
(1970), [Only registered users see links. ] ) schreiben zu
müssen, die QM beschreibe keine Einzelsysteme sondern nur Ensembles
gleichartig präparierter Systeme, die sich im einzelnen nach einem
stochastischen Prozess verhalten.

Auch das Schrödingersche Katzenexperiment erklärt sich so relativ
zwanglos. Die QM beschreibt nicht eine Katze die Tot und Lebendig
zugleich ist, sondern die QM beschreibt ein ganzes Ensemble von Katzen
deren einzelnes Verhalten stochastisch ist, woraus sich eine
Wahrscheinlichkeit ergibt, bei Öffnung eines Kastens aus dem Ensemble
eine tote, oder eine lebendige Katze zu erhalten! Die Wahrscheinlichkeit
wird eine Superposition beider Möglichkeiten.

Ebenso ist ein delayed choice Experiment nur eine statistische
Korrelation von Ereignissen die früher und später geschehen.

Auch wenn die US Marine damals gleiche ein Patent gekauft hat, man kann
mit EPR nicht mit Überlichtgeschwindigkeit Information übertragen. In
die Vergangenheit schon gar nicht.
Auch wenn Zeilinger das gerne möchte, weil solche Behauptungen seiner
Arbeitsgruppe Geld einbringen!

Stefan Eder schrieb:



Die Erde _ist_ in erster Näherung flach. Natürlich wussten alle
seefahrenden Völker schon immer, dass das nicht stimmt, darunter auch
die alten Griechen. Auf See kann man bei klarer Sicht nämlich sehr gut
beobachten, wie etwas am Horizont auftaucht. Und in Kiel kannst Du
schon einen Eindruck von dem bekommen, was in Sankt Petersburg die
"weissen Nächte" heisst: es wird um die Sommersonnenwende im Norden
nicht richtig dunkel.

Auch hat Kolumbus seinerzeit nicht so grosse Schwierigkeiten gehabt,
Unterstützung für seine Expedition zu finden, weil die Leute
glaubten, er würde über den Rand fallen, sondern weil in gebildeten
Kreisen allgemein bekannt war, dass die Erde deutlich grösser ist, als
er ausgerechnet hatte. Wenn er nicht das Glück gehabt hätte, dass
Amerika in seinem Weg lag, wären er und seine ganzen Besatzungen
elendlich verhungert oder verdurstet. Sie waren schon ziemlich am Ende,
als sie in Amerika ankamen.

Aber zurück zum Thema: Dein eigener Beitrag zeigt sehr deutlich, warum
diese ganze Quantenteleportationsgeschichte Mist ist, genauer gesagt
Volksverdummung und nicht eine gute Marketingmethode für die Physik.

Schon bei der ganzen Aufregung um die Bell'sche Ungleichung habe ich
mich gefragt, was das Ganze soll, wo doch jedem, der ein bisschen
Kenntnis von der Quantenphysik hat, klar sein sollte, dass eine
Bestätigung des EPR-Paradoxons unweigerlich einen Sturz der gesamten
Quantenphysik bedeuten würde, und auch damals war sie schon vielzu
erfolgreich dafür.

Natürlich ist das Ergebnis wie erwartet ausgefallen. Das ist auch kein
Wunder. Dafür braucht man nämlich noch nicht einmal Quantenphysik,
man kann die entsprechenden Ergebnisse ebensogut rein klassisch
(Maxwell) ausrechnen. Diese Versuche werden nämlich stets mit Photonen
ausgeführt und nicht etwa mit Elektronen, daher genügt schon die gute
alte Theorie des elektromagnetischen Feldes, um die Ergebnisse
vorherzusagen.
Ich habe indes keine Zweifel, dass es mit Elektronen auch gehen würde,
aber dafür braucht man dann Quantenphysik :-).

Was ist jetzt also mit der Quantenteleportation? Das ist im Grunde
genau das gleiche Ding. Aber noch ein bisschen übler. Man fängt damit
an, das elektromagnetische Feld im Teichenbild zu betrachten, was aus
meiner Sicht der Dinge ein wenig unnatürlich ist (zugegeben, ich bin
da etwas voreingenommen, aber es soll ja doch jeder nach seiner Fasson
selig werden). Dann fügt man die falsche Vorrausetzung hinzu, dass
Spinkomponenten separabel wären. Dann macht man ein Experiment und
stellt fest, dass, hokuspokus, Spinkomponenten nicht separabel sind.
Und das erklärt man dann als Quantenteleportation. Ich halte das für
unlauter.

Grüsse, Volker