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Sino
Anmeldedatum: 14.10.2008 Beiträge: 2
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Verfasst am: 17.12.2008, 01:53 Titel: Frage zum GHZ-Verschränkungs-Experiment |
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Hallo,
Es geht um das GHZ-Experiment (nach Greenberger, Horne und Zeilinger).
Eine Beschreibung findet sich hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/GHZ-Experiment
Dabei geht es um 3 räumlich getrennten Teilchen, die verschränkt sind, wobei der Zustand 1/sqrt(2)*(|000> - |111>) ist. Ich denke mal, es geht um Spins.
Nun werden Spinoperatoren wie auf der Wiki-Seite beschrieben auf die Qubits angewandt. So wie ich das sehe, würde eine lokale Hidden-Variable-Theorie die Spins so lassen, wie sie sind, also nach Anwendung der Operationen wäre kein Spin-Flip zu verzeichnen.
Die Quantenmechanik, so wie sie derzeit verstanden wird, würde jedoch alle Spins simultan umkehren, weil ein Spin-Flip-Operator angewandt auf ein Qubit auch einen Spinflip der anderen beiden mit ihm verschränkten Qubits verursachen würde.
So hab ich das zumindest interpretiert bzw. das kam auch bei mir raus, als ich es mal nachvollzogen habe.
Ich frage mich nur, woher ich weiss, dass der Spin der drei Qubits am Ende gekippt wurde und dass das System nicht schon so präpariert war.
Vielleicht versteh ich etwas falsch, weil ich dachte, dass ich eigentlich nur Spins oder Polarisationsrichtungen dazu benutzen kann und dass ich bei einem verschränkten Paar oder Triple den Zustand nicht kenne, bevor ich messe.
Also wenn ich 1,1,1 messe und die 3 Spins verschränkt waren, woher will ich wissen, dass die Spins QM-mässig nicht-lokal geflippt wurden und dass nicht schon 1,1,1 als Ausgangszustand präpariert war, der dann durch lokale Operationen so erhalten blieb ? Und das Gleiche bei einem gemessenen 0,0,0-Triple.
Ich meine, so wie ich das sehe kann ich doch nicht drei Teilchen gezielt auf Up-Spin verschränken, um dann einen Spin-Flip an einem Teilchen auszuführen und dann den Spin-Flip an den anderen beiden zu messen und als so stattgefunden zu verbuchen.
Wenn ich wüsste, dass der Ausgangszustand 3-mal Up-Spin ist, dann wären die Spins gar nicht mehr verschränkt, oder ?
Wie gesagt, wenn eine lokale Theorie die gleiche Korrelation in den Messergebnissen erzeugt, also immer 3 mal up-spin gemessen wird oder 3 mal downspin, dann stört mich das doch eigentlich nicht, ob die "Phase" gedreht wurde oder nicht, weil es unüberprüfbar ist.
Ich hoffe, mein Gedankengang ist klar. Vielleicht versteh ich ja generell etwas falsch bzw. hab die Beschreibung des Experiments nicht ganz kapiert.
edit: Ups, glaub das hätte in den anderen Forenbereich gehört, da es um Quantenmechanik geht und nicht um die Relativitätstheorie. |
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Joachim
Anmeldedatum: 20.02.2006 Beiträge: 1714
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Verfasst am: 17.12.2008, 09:54 Titel: |
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Hallo Sino,
dir Operatoren wirken nicht auf alle Teilchen, sondern nur Lokal auf je eins. Deshalb sind die Operatoren durchnummeriert. $\sigma_x^1$ wirkt nur auf Teilchen 1 und $\sigma_x^2$ wirkt nur auf Teilchen 2. Die Verschränkung bezieht sich auf die Korrelation der Messwerte, nicht auf deren Wert. Bei Verschränkten Zuständen sind die Messwerte streng korreliert obwohl sie nicht festgelegt sind. Das ist der unterschied zur klassischen Physik, in der Korrelation stets daher rührt, dass die Zustände von Anfang an festgelegt sind.
Gruß,
Joachim _________________ Relativitaetsprinzip.Info
(Nicht mehr in diesem Forum aktiv) |
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Sino
Anmeldedatum: 14.10.2008 Beiträge: 2
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Verfasst am: 17.12.2008, 13:51 Titel: |
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Joachim hat Folgendes geschrieben: | Hallo Sino,
dir Operatoren wirken nicht auf alle Teilchen, sondern nur Lokal auf je eins. Deshalb sind die Operatoren durchnummeriert. $\sigma_x^1$ wirkt nur auf Teilchen 1 und $\sigma_x^2$ wirkt nur auf Teilchen 2. |
Hallo,
Danke für die Antwort, aber das mit der Durchnumerierung der Operatoren für die Anwendung auf die einzelnen Teilchen war mir schon klar.
Allerdings ist die Behauptung der QM doch, dass ein Operator, der auf den Spin-Zustand von einem verschränkten Teilchen wirkt, instantan Auswirkungen auf die Wahrscheinlichkeitsamplituden der Spins aller $\sigma_x^1$Teilchen hat, die sich mit in dem verschränkten Zustand befinden.
Das ist doch mit der Nicht-Lokalität der QM gemeint und die möchte das GHZ-Experiment doch untermauern, also zeigen, dass es kein lokal realistisches Modell gibt, so dass die Operatoren wirklich nur Auswirkungen auf eine spätere Spinmessung des Teilchen haben, auf das sie angewandt wurden.
Das Gleiche sollte ja auch das EPR Experiment zeigen, also dass die Zustände der Teilchen weder von Anfang an feststehen können, noch dass es eine lokal realistische Interpretation mit reiner Statistik geben kann (Bellsche Ungleichung).
Wobei Einstein dann von "Spukhafter Fernwirkung" sprach und die ganzen Experimente folgten, ob die Änderung des Quantenzustands wirklich instantan, also mit Überlichtgeschwindigkeit von A nach B gerät, was dann ja auch gezeigt wurde, worauf dann wieder bewiesen wurde, dass man dadurch dennoch keine Daten mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen kann, weil man dazu Polarisatoreinstellungen mit einem konventionellen Signal übertragen müsste, das ja c nicht überschreiten kann usw, so dass das Ganze dann doch nicht im Widerspruch zur Relativitätstheorie steht.
Vielleicht habe ich in dem Wiki-Artikel die Sache mit dem Eigenwert=1 für lokale Hidden-Variable-Modelle bzw -1 für die QM falsch interpretiert. Vielleicht soll beim ersten Modell immer up-spin und beim zweiten immer down-spin gemessen werden ?
Ich ging davon aus, dass bei beiden Modellen eine Mischung aus UPs und DOWNs gemessen wird, die exakt gleich zusammengesetzt ist, nur dass in dem einen Modell sozusagen ein "Phasendreher" drin wäre, der prinzipell aber nur in der Zustandsbeschreibung auftaucht, aber nicht messbar wäre.
Ich muss das wohl mal richtig mit den Spinmatrizen nachvollziehen bzw. erst nochmal genau anschauen, wie das genau mit den Eigenwerten, Projektoren und den daraus resultierenden Erwartungswerten genau funktioniert, bzw. vielleicht kannst Du oder jemand anders ja sagen, worin der beobachtbare Unterschied zwischen beiden Varianten ist, also der mit Eigenwert 1 und der mit -1.
edit:
@Joachim
Ich war gerade nochmal auf deiner Homepage, wo Du schreibst: "Es wurde mittlerweile gezeigt, dass die Korrelation von Anfang an da ist und nicht von einem Messort zum anderen übertragen werden muss."
Eben genau darum ging es mir, ich wusste nur noch nicht, dass das schon jemand bewiesen hat. ( An der Sache werkel ich nämlich gerade mit abstrakten mathematischen Modellen zu Messung, Spin/Polarisation, Verschränkung ... die ich am Computer simuliere und z.b. an Stern-Gerlach-Anordnungen oder dem EPR-Experiment teste. Das GHZ-Experiment müsste ich aber erst richtig verstehen, um es korrekt zu implementieren )
/nochmal edit:
Hmm, vielleicht hab ich mich doch bei den Indices verhaspelt, allerdings kommt mir das auf der wiki-Seite noch immer komisch vor.
$\sigma_y^2$$\sigma_x^2$$\sigma_y^2$
ist nicht gleich $\sigma_x^2$, sondern $-\sigma_x^2$, da die doch anti-kommutativ sind.
Ich muss da nochmal eine andere Quelle dazu anschauen und mir die formale Spinmessung nochmal anschauen. |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008 Beiträge: 1538
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Verfasst am: 07.01.2009, 23:08 Titel: |
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Sino hat Folgendes geschrieben: |
/nochmal edit:
Hmm, vielleicht hab ich mich doch bei den Indices verhaspelt, allerdings kommt mir das auf der wiki-Seite noch immer komisch vor.
$\sigma_y^2$$\sigma_x^2$$\sigma_y^2$
ist nicht gleich $\sigma_x^2$, sondern $-\sigma_x^2$, da die doch anti-kommutativ sind.
Ich muss da nochmal eine andere Quelle dazu anschauen und mir die formale Spinmessung nochmal anschauen. |
Man müsste mal die Veröffentlichung dazu ansehen, aber ich komme auch auf $\hat{A}_1 \hat{A}_2 \hat{A}_3 = - \hat{B}$. So gesehen ist der Artikel in sich widersprüchlich. |
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