Die Quantenphysik bietet eine Beschreibung der Welt auf kleinsten Skalen und macht dazu seltsame Aussagen, die unser Verständnis der Welt und ihrer Logik ernsthaft herausfordern. Besonders schwierig zu erklären ist das Phänomen der Verschränkung, das in den vergangenen 30 Jahren intensiv erforscht worden ist. Verschränkte Teilchen scheinen sich zufällig zu verhalten, aber dennoch über weite Distanzen hinweg voneinander zu wissen, sodass ihr Verhalten korreliert ist.
Diese erstaunliche "Nichtlokalität" ist mehr als nur eine abstrakte Seltsamkeit oder ein Paradoxon: sie findet ganz pragmatische Anwendungen in der Kryptographie, die wiederum verwendet werden kann, um sensible Informationen zu kodieren. Durch Verschränkung wird auch "Quantenteleportation" möglich, deren unermessliche Möglichkeiten selbst von Science-Fiction Autoren nur erahnt werden kann.
Das vorliegende Buch wagt sich an die tiefen logischen Schwierigkeiten der Quantenmechanik heran und bietet dem Leser dabei das Rüstzeug, diese zu begreifen und zu bewundern. Von "Bell's Theorem" bis zu Experimenten der Quantenverschränkung gewinnt der Leser so ein solides Verständnis von einem der faszinierendsten Gebiete der modernen Physik.
Der Autor
Nicolas Gisin ist Direktor des Instituts für Angewandte Physik an der Universität Genf und Mitbegründer der Technologiegesellschaft ID Quantique. Er ist international bekannt für seine Arbeit im Bereich der Kryptografie und der Quanten-Informationstheorie. Darüber hinaus ist er Herausgeber der Reihe "Quantum Science and Technology".
2009 erhielt er den ersten John S. Bell Preis für die Demonstration langreichweitiger Verschränkungen und Quantenteleportationen sowie für seine zahlreichen Beiträge zu den Bellschen Ungleichungen.
Nicolas Gisin ist Direktor des Instituts für Angewandte Physik an der Universität Genf und Mitbegründer der Gesellschaft ID Quantique. Er ist international bekannt für seine Arbeit in der Kryptografie und der Quanten-Informationstheorie sowie Herausgeber der Reihe "Quantum Science and Technology".
2009 erhielt er den ersten John S. Bell Preis für die Demonstration langreichweitiger Verschränkungen und Quantenteleportationen sowie für seine zahlreichen Beiträge zu den Bellschen Ungleichungen.
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Kastenverzeichnis XXV
1 Einleitung 1
1.1 Wozu ist das gut? 5
2 Aperitifs 7
2.1 Newton: Eine so große Absurdität 7
2.2 Ein seltsames "nichtlokales Telefon" 10
3 Lokale und nichtlokale Korrelationen 17
3.1 Korrelationen 18
3.2 Das Bell-Spiel 24
3.3 Nichtlokaler Kalkül: a + b = x * y 28
3.4 Lokale Strategien für das Bell-Spiel 31
3.5 Gewinnen im Bell-Spiel: nichtlokale Korrelationen 42
3.6 Gewinnen im Bell-Spiel gestattet keine Kommunikation 46
3.7 Boxen auf! 50
4 Nichtlokalität und echter Zufall 55
4.1 Eine nichtlokale Einheit 56
4.2 Telepathie und eineiige Zwillinge 58
4.3 Koordinieren bedeutet nicht kommunizieren . . 60
4.4 Ein nichtlokaler Zufall 65
4.5 Ein "echter" Zufall 67
4.6 Der echte Zufall gestattet Nichtlokalität ohne Kommunikation 70
5 Quantenklonen ist unmöglich 73
5.1 Quantenklonen impliziert unmögliche Kommunikation 75
5.2 Kann man DNA klonen? 78
5.3 Zwischenspiel: approximatives Klonen 79
6 Quantenverschränkung 83
6.1 Quantenholismus 83
6.2 Quantenunbestimmtheit 85
6.3 Quantenverschränkung konkret 86
6.4 Wie ist das möglich?! 88
6.5 Wie gewinnt man mit der Verschränkung das Bell-Spiel? 91
6.6 Quantennichtlokalität 94
6.7 Ursprung der Quantenkorrelationen 97
7 Ein Experiment 101
7.1 Erzeugung von Photonenpaaren 101
7.2 Erzeugung der Verschränkung 103
7.3 Quantenbitverschränkung 107
7.4 Das Experiment von Bernex-Bellevue 109
8 Anwendungen 113
8.1 Erzeugung von echten Zufallszahlen 114
8.2 Quantenkryptographie: Das Prinzip 117
8.3 Quantenkryptographie: Die Praxis 120
9 Quantenteleportation 123
9.1 Substanz und Form 124
9.2 Gemeinsame Messung 127
9.3 Protokoll der Quantenteleportation 132
9.4 Quantenfax und Quantenkommunikationsnetze 136
9.5 Kann man große Objekte teleportieren? 138
10 Ist die Natur wirklich nichtlokal? 141
10.1 Die Nichtlokalität bei Newton 142
10.2 Das Detektionsschlupfloch 144
10.3 Das Lokalitätsschlupfloch 148
10.4 Eine Kombination von Schlupflöchern? 154
10.5 Eine verborgene Kommunikation mit Überlichtgeschwindigkeit? 155
10.6 Alice und Bob messen jeweils voreinander 162
10.7 Hyperdeterminismus und freier Wille 165
10.8 Realismus 168
10.9 Das Multiversum 172
11 Aktuelle Forschungen zur Nichtlokalität 175
11.1 Kann man die Nichtlokalität "wiegen"? 176
11.2 Warum gewinnt man nicht jedes Mal im Beil-Spiel? 177
11.3 Nichtlokalität mit mehr als zwei Bestandteilen 181
11.4 Das "Free Will Theorem" 182
11.5 Ein verborgener Einfluss? 186
12 Schlussfolgerung 191
Anmerkungen 199
Sachverzeichnis 217