Neue Art der Verschränkung ermöglicht „Teleportation in Time“, sagen Physiker

Verschränkung ist das seltsame Quantenphänomen, bei dem zwei oder mehr Teilchen so tief miteinander verbunden sind, dass sie dieselbe Existenz teilen.

Dies führt insbesondere dann zu kontraintuitiven Effekten, wenn zwei verschränkte Partikel weit voneinander entfernt werden. Wenn das passiert, beeinflusst eine Messung an einer sofort die andere, unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen. Diese gruselige Fernwirkung hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Natur der Realität, aber ein klares Verständnis davon entzieht sich Physikern immer noch.

Heute haben sie etwas anderes zu rätseln. Jay Olson und Timothy Ralph von der University of Queensland in Australien sagen, dass sie eine neue Art von Verschränkung entdeckt haben, die sich nicht durch den Raum, sondern durch die Zeit erstreckt.

Sie beginnen damit, über ein vereinfachtes Universum nachzudenken, das aus einer Raum- und einer Zeitdimension besteht.

Es ist einfach, dieses Universum auf einer Ebene darzustellen, wobei die x-Achse einer räumlichen Dimension und die y-Achse der Zeit entspricht.

Stellt man sich die Gegenwart als Ursprung dieses Graphen vor, dann bildet die Zukunft (dh der Raum, den man mit subluminalen Geschwindigkeiten erreicht) einen Keil, der symmetrisch zur y-Achse ist. Ihre Vergangenheit (dh der Raum, aus dem Sie mit subluminaler Geschwindigkeit hätten kommen können) ist ein Spiegelbild dieses Keils, der in der x-Achse reflektiert wird.

Wenn zwei Teilchen vorhanden sind, die beide auf der x-Achse sitzen, überlappen sich ihre Keile in der Zukunft und in der Vergangenheit. Dies hat eine einfache Bedeutung: Diese Teilchen könnten in der Vergangenheit interagiert haben und könnten dies auch in Zukunft tun, jedoch nur in den Überlappungsbereichen.

Konventionelle Verschränkung durchdringt diese Welt im wahrsten Sinne des Wortes. Es wirkt entlang der x-Achse und verbindet Teilchen sofort und trotz der Grenzen zu diesen Keilen.

Was Olson und Ralph zeigen, ist, dass die Verschränkung genauso gut auch entlang der y-Achse funktionieren kann. Mit anderen Worten, die Verschränkung ist so tief mit dem Universum verwoben, dass eine Messung in der Vergangenheit einen automatischen Einfluss auf die Zukunft hat.

Das mag nach einer Binsenweisheit klingen. Funktioniert das Universum nicht so, höre ich Sie sagen. Aber dies ist keine gewöhnliche Ursache und Wirkung; Dieses Phänomen hat einige interessante Feinheiten.

Um zu sehen, wie das geht, stellen Sie sich ein von Ralph und Olson beschriebenes Experiment vor, bei dem ein Qubit in die Zukunft geschickt wird. Die Idee ist, dass ein Detektor auf ein Qubit einwirkt und dann eine klassische Nachricht generiert, die beschreibt, wie dieses Teilchen nachgewiesen werden kann. Irgendwann in der Zukunft empfängt dann ein anderer Detektor an derselben Position im Raum diese Nachricht und führt die erforderliche Messung durch und rekonstruiert so das Qubit.

Aber es gibt eine Wendung. Olson und Ralph zeigen, dass die Detektion des Qubits in der Zukunft zeitlich symmetrisch zu seiner Entstehung in der Vergangenheit sein muss. Wenn der Detektor der Vergangenheit um viertel vor 12:00 aktiv war, muss der zukünftige Detektor warten, bis er genau viertel nach 12:00 aktiv wird, um eine Verschränkung zu erreichen, heißt es. Aus diesem Grund nennen sie diesen Vorgang zeitliche Teleportation.

Aber wie unterscheidet sich dies von der gewöhnlichen Existenz? Schließlich sind wir alle Zeitreisende und bewegen uns im gleichen Tempo in die Zukunft. Was ist das Besondere an Olsons und Ralphs Route?

Die Antwort ist, dass die Teleportation von Olson und Ralph eine Abkürzung in die Zukunft bietet. Sie sagen, dass es möglich ist, in die Zukunft zu reisen, ohne in der Zeit dazwischen anwesend zu sein.

Ein faszinierendes Szenario, das sofort viele Fragen aufwirft. Einer der ersten, der einem in den Sinn kommt, ist, welchen Vorteil wir aus diesem Prozess ziehen könnten. Könnte es zum Beispiel möglich sein, kurzlebige Teilchen zu verlängern, indem man sie in die Zukunft teleportiert?

Das ist nicht klar. Es ist auch nicht genau klar, wie ein solches Experiment durchgeführt werden könnte. Vermutlich wäre es nicht viel anders als die Art der Teleportation, die heute in Labors auf der ganzen Welt routinemäßig durchgeführt wird (tatsächlich sagen Olson und Ralph, dass die zeitartige Verschränkung mit der raumartigen Version austauschbar ist).

Das heißt, es ist nur eine Frage der Zeit, bis es jemand versucht. Wir werden zuschauen!

Ref: arxiv.org/abs/1101.2565 : Extraktion der zeitähnlichen Verschränkung aus dem Quantenvakuum

verbergen