Gar nicht so spukhaft:
Gar nicht so spukhaft:

Wien. (est) Nur, wenn du hinschaust, stehen sie alle beide still: Teilchen, die den Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen, verhalten sich ziemlich hinterhältig, denn hinter dem Rücken der Forscher tun sie niemand weiß was. Nur, wenn Wissenschafter den Zustand zweier verschränkter Teilchen messen, nehmen diese augenblicklich den identischen Zustand an, und die Frage ist, ob die Messung den Zustand beeinflusst oder herstellt - oder ob eben nicht.

In etwa so könnte die Problematik der Quanteverschränkung, die Albert Einstein als "spukhafte Fernwirkung" verunglimpfte, zusammengefasst werden. Erst die Messung an einem von zwei verschränkten Teilchen legt automatisch den bis zu diesem Punkt undefinierten Zustand des anderen fest. Dies passiert selbst über große Distanzen - etwa, wenn sich ein Teilchen in Wien und das andere im All befindet, sie somit mangels Nähe, wie man annehmen würde, keinerlei Information austauschen können. Einstein ging davon aus, dass die Einstellung der Messgeräte die Teilchenzustände beeinflussen und eine Verknüpfung vorgetäuscht werden könnte. Stimmt nicht, sind Quantenphysiker überzeugt - die Physik der kleinsten Teilchen folge einfach verrückteren Regeln als jene der sichtbaren Materie.

Tatsächlich sind Teilchen, die ohne Betrachter undefiniert bleiben, schwer mit unserem Weltbild vereinbar. Um die Verschränkung nachzuweisen, müssen Physiker daher innovativ sein. Sie lassen Messeinstellungen von Zufallsgeneratoren oder über tausende willkürliche Entscheidungen von Menschen bestimmen. Ein Team um Anton Zeilinger vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) ist noch einen Schritt weiter gegangen: Es überließ den Sternen die Wahl.

Die Wiener Physiker haben zunächst verschränkte Photonenpaare im Labor erzeugt und vom Hedy-Lamarr-Teleskop auf dem Dach ihres Instituts im neunten Wiener Gemeindebezirk zu getrennten Messstationen nahe der Oesterreichischen Nationalbank und in der Universität für Bodenkultur geschickt. Dort befinden sich astronomische Teleskope, die das Licht zweier Sterne aus entgegengesetzten Richtungen der Milchstraße einfingen. Die einfallenden Photonen steuerten die Einstellungen zur Messung der verschränkten Teilchen.

Einstein wollte die Quantenverschränkung mit der Physik Newtons erklären, in der er verborgene Variablen suchte. Solche Variablen schließen die Wiener Forscher nun aus. Ihre Conclusio: Einstein irrte sich. Da die Photonen von Sternen stammen, die Lichtjahre sowohl voneinander als auch von der Erde entfernt sind, hätte die Wahl der Messeinstellung vor 600 Jahren erfolgen müssen.

"Schlupfloch der freien Wahl"

"Die Wahrscheinlichkeit, dass es verborgene Variablen gibt, die alternativ zur Verschränkung geführt haben, ist jetzt noch geringer als bisher. Denn ein Einfluss auf das Messergebnis hätte weit vor Gutenbergs Erfindung des Buchdrucks stattfinden müssen", erklärt Zeilinger zu dem im Fachjournal "Physical Review Letters" publizierten Experiment.

Bereits 1964 hatte der nordirische Physiker John Stewart Bell einen Vorschlag formuliert, wie sich die quantenphysikalische Verschränkung experimentell überprüfen lässt. Seitdem wurden zahlreiche "Bell Tests" durchgeführt, um die "spukhafte Fernwirkung" nachzuweisen. Allerdings enthielten die Experimente Schlupflöcher, sodass Einsteins Skepsis nicht gänzlich widerlegt werden konnte. "Bei einem handelt es sich um das ‚Schlupfloch der freien Wahl‘", erklärt Erstautor Johannes Handsteiner. Damit ist eben gemeint, dass sich die Teilchen und die Messeinrichtung theoretisch vor dem Experiment kausal beeinflussen hätten können.

"Um eine ,Absprache‘ zwischen Teilchen und Messapparat auszuschließen, muss die genaue Einstellung des Letzteren frei und unabhängig von den Teilchen gewählt werden", verdeutlicht Handsteiner. Jedes stellare Lichtteilchen bestimmt durch seine Farbe, die bei seiner Erzeugung am Stern festgelegt wurde, die Einstellung der Messung auf der Erde. "Wir konnten das ‚Schlupfloch der freien Wahl‘ um 16 Größenordnungen schließen", so Zeilinger. Nun planen die Forscher, weiter in der Zeit zurückzugehen - möglichst bis knapp nach dem Urknall.