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Universität/Hochschule Quantenverschränkte Photonen an Spiegeln
Ferrozin
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  Themenstart: 2022-06-30

Grüße, ich habe eine Frage, auf die ich nach längerer Recherche irgendwie keine Antwort bekomme: Nehmen wir an, wir haben 2 orts- und impulsverschränkte Photonen. Das eine Photon trifft auf einen Spiegel und ändert seinen Impuls, auf der Bahn des Anderen gibt es kein Hindernis. Löst sich durch das Auftreffen auf den Spiegel die Verschränkung auf? Ich habe eine Menge Versuchsaufbauten durchgesehen, die Quantenverschränkung untersuchen und in allen scheinen Spiegel ohne besonderen "Schaden" verbaut zu sein. Allerdings führen diese Spiegel die Photonen immer in gleiche Weise (also beide so dass die Photonen im 45° Winkel auftreffen bspw. Was aber passiert, wenn die Spiegel asymmetrisch sind, also wie oben beschrieben nur ein Photon auf einen Spiegel trifft? Momentan habe ich 2 Theorien: Entweder die Verschränkung löst sich auf oder das andere Teilchen müsste seinen Impuls anpassen. Wie ist das damit vereinbar, dass die Experimente scheinbar wunderbar die Quantenverschränkung zeigen können, obwohl die Teilchen regelmäßig eine Impulsänderung durch die Spiegel erfahren?


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zippy
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  Beitrag No.1, eingetragen 2022-06-30

\quoteon(2022-06-30 21:44 - Ferrozin im Themenstart) Momentan habe ich 2 Theorien: Entweder die Verschränkung löst sich auf oder das andere Teilchen müsste seinen Impuls anpassen. \quoteoff Das ist beides nicht richtig: Eine lokale unitäre Transformation, wie sie ein Spiegel realisiert, zerstört die Verschränkung nicht, kann aber lokale Eigenschaften wie den Impuls ändern. --zippy


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Ferrozin
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  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2022-07-01

Danke schon mal für die Antwort. Setzt auf jeden Fall schon mal einen Kurs um den Knoten im Kopf zu lösen. Folgefrage: Warum kann sich der Impuls aber ändern, ohne den Zwilling zu beeinflussen, wenn der Impuls der Teilchen doch verschränkt ist?


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zippy
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  Beitrag No.3, eingetragen 2022-07-01

\quoteon(2022-07-01 00:42 - Ferrozin in Beitrag No. 2) Folgefrage: Warum kann sich der Impuls aber ändern, ohne den Zwilling zu beeinflussen, wenn der Impuls der Teilchen doch verschränkt ist? \quoteoff Warum sollte das denn passieren? Betrachten wir mal der Einfachheit halber zwei Qubits in einem Bell-Zustand,$$ |\Psi^-\rangle=\frac1{\sqrt2}\Bigl[ |+\rangle\otimes|-\rangle-|-\rangle\otimes|+\rangle \Bigr] \;. $$Wenn wir den lokalen Operator $1\otimes U$ anwenden, der das rechte Qubit mit dem unitären Operator $U= |+\rangle\langle-|+|-\rangle\langle+|$ transformiert, erhalten wir$$ (1\otimes U)\,|\Psi^-\rangle =\frac1{\sqrt2}\Bigl[ |+\rangle\otimes|+\rangle-|-\rangle\otimes|-\rangle \Bigr] = |\Phi^-\rangle \;, $$was wieder ein Bell-Zustand ist. Die maximale Verschränkung ist also erhalten geblieben, das rechte Qubit hat sich gedreht, das linke hat sich nicht verändert.


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Ferrozin
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  Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2022-07-01

Ergibt Sinn, danke für die Hilfe! Warum das passieren sollte, weiß ich auch nicht genau. Ich habe mich schwer getan den Vorgang an einem Spiegel quantenmechanisch zu beschreiben, daher wusste ich auch nicht, was ich zu erwarten hatte. Aber die obige Lösung ist elegant.


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Ferrozin hat die Antworten auf ihre/seine Frage gesehen.
Ferrozin hatte hier bereits selbst das Ok-Häkchen gesetzt.

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