Vier Lichtteilchen können hergestellt und auf eine Weise manipuliert werden, aufgrund derer über ihren Zustand erst entschieden werden kann, wenn sie nicht mehr existieren.
Vier Lichtteilchen können hergestellt und auf eine Weise manipuliert werden, aufgrund derer über ihren Zustand erst entschieden werden kann, wenn sie nicht mehr existieren.

Wien. Lichtteilchen, die über einen Fluss gebeamt werden, und Atome, die im Gleichschritt schwingen: Die Welt der kleinsten Teilchen gehorcht anderen Regeln als die Welt der Materie. Neueste Erkenntnisse der Quantenphysik beflügeln sogar Fantasien, dass der Mensch in Zukunft in seine eigene Geschichte eingreifen könnte - vorausgesetzt, er erfindet die geeigneten Geräte dazu.

Wiener Quantenphysiker haben nachgewiesen, dass zukünftige Handlungen Einfluss nehmen können auf vergangene Ereignisse. Sie haben zu diesem Zweck ein Gedankenexperiment aus dem Jahr 2000 des israelischen Physikers Asher Peres (1934-2005) verwirklicht, eines Pioniers der Quanteninformationstheorie.

Maß für die kleinste Einheit


Vom Lateinischen "quantum?" kommend für "wie viel?", ist das Quantum das Maß für die kleinste Einheit - etwa des Lichts oder der Energie. Quanten sind zu Phänomenen fähig, die in der klassischen Physik nicht beobachtet werden können. Im Unterschied zu größeren Elementen haben die kleinsten Teilchen keine Wechselwirkung mit ihrer Umwelt. So durchqueren Millionen von Neutrinos ständig unsere Körper, ohne dass wir es merken, oder durchdringt das Licht der Sterne in Form von Photonen das Universum. Die Quanten können dabei mehrere Eigenschaften gleichzeitig annehmen oder sich an zwei Orten gleichzeitig befinden - ein bisschen, als zeigte eine Münze zugleich Kopf und Zahl. Größere Teilchen (etwa Ansammlungen von Molekülen) können das nicht. Denn sobald eine Wechselwirkung stattfindet - etwa mit der Luft, der Erdanziehungskraft oder sich selbst -, legen sich die Teilchen in ihren Eigenschaften fest. Übersetzt könnte man sagen: Sobald sie gefragt werden, was sie sind, werden sie automatisch entweder Kopf oder Zahl.

Rund 50 Jahre hat es gedauert, bis Quanten-Phänomene bei Neutrinos oder Photonen messbar wurden. Jüngst wurden sie auch an Atomen beobachtet. Derzeit suchen Physiker nach der Grenze für die seltsamen Quanten-Phänomene, die erst durch die Messung sichtbar werden. Zu ihnen zählt auch die Verschränkung, bei der zwei Teilchen über beliebige Distanzen wie durch Zauberhand verbunden bleiben. Albert Einstein bezeichnete sie als "spukhafte Fernwirkung": Zwei verschränkte Teilchen haben perfekt definierte gemeinsame Eigenschaften, verlieren aber gleichzeitig ihre Einzeleigenschaften.