Dr. Thorsten Warneke

Institut für Umweltphysik, Univ. Bremen

Habilitationskolloquium

Von der 'Spukhaften Fernwirkung' zur Quantenkommunikation

 Die Verschränkung in der Quantenmechanik beschreibt Zustände mehrerer Teilchen, die sich nicht in unabhängige Ein-Teilchen-Zustände zerlegen lassen. Sind zwei Teilchen miteinander verschränkt, so sagt die Quantenmechanik eine Korrelation der Messergebnisse an diesen Teilchen voraus, obwohl das Ergebnis der Messung erst bei der Messung selbst festgelegt wird. Da diese Korrelationen für beliebig weit voneinander entfernte Teilchen gelten müssen, folgerten Einstein, Podolsky und Rosen, dass es diese „spukhafte Fernwirkung“ nicht gäben könne und die Quantenmechanik unvollständig sei. Experimentell kann man jedoch durch Verletzung der Bell'schen Ungleichung zeigen, dass die Quantenmechanik vollständig ist. Erst in den letzten Jahren wurde es experimentell möglich, die Verletzung der Bell’schen Ungleichung abschließend zu bestätigen. Eine Anwendung finden die Korrelationen verschränkter Teilchen in der Quantenkommunikation. Hierbei spielen Quantenteleportation und Quantenkryptographie eine wichtige Rolle. Kabelgebundene Übertragungen sind momentan nur für Distanzen von wenigen hundert Kilometern möglich, deshalb soll für große Entfernungen die Quantenkommunikation über Satellit getestet werden. Bisher haben Experimente gezeigt, dass die Quantenteleportation und die Quantenkryptographie über horizontale Entfernungen von ca 150 km in der Atmosphäre möglich sind.