Quantenphysik - Gibt es da einfach verständliche Experimentiersoftware? Und noch ne andere Frage.

[Daniel A. (daniel-a)]

Hallo Zusammen

Zunächst einmal, ich weiss nicht besonders viel über Quantenphysik. 
Manchmal vor dem Einschlafen, wenn ich über allerhand Dinge nachdenke 
und allerhand Ideen habe, frag ich mich, ob diese möglich wären. Bei den 
meisten Dingen kann ich da selbst drauf kommen, aber bei der 
Quantenphysik weiss ich dafür nicht genug.

Ich weiss, dass man das man mit der Bra-Ket Notation Quantenzustände 
angeben  kann, und man damit recht einfach berechnen kann, wie 
wahrscheinlich gewisse Messungen wären. Ich muss die irgendwann mal 
lernen zu verwenden. Ich weiss auch, dass es Simulatoren gibt, die 
Quantencomputer simulieren. Bei Quanten optischen Testaufbauten gibt es 
doch diese Stecksysteme, wo man Laser, Spiegel, und anderes Zeug sehr 
exakt auf einem Raster ausrichten und nachjustieren kann.
Damit kommen wir zu meiner ersten frage, gibt es ein Programm, bei dem 
man so einen Aufbau simulieren kann, und einem dann die erwarteten 
Wahrscheinlichkeiten für Messresultate, Korrelationen, Quantenzustände 
etc. anzeigen kann?
Also nicht etwas, wo man nur die Quantengates eingeben kann oder einem 
ne Bra-Ket Notation umformt, sondern etwas, das einem einen Physischen 
Quantenoptischen Testaufbau simulieren kann, den man zumindest 
theoretisch dann auch im Labor aufbauen könnte?


Dann noch eine Frage zu einer Idee, die mir gestern Spontan kam. Währen 
folgende Dinge möglich:
 1) Den Spin von 4 Photonen so verschränken, dass wenn man einen Misst, 
die Zustände die man bei den anderen messen wird bekannt sind?
 2) Wenn man 2 Verschränkte Photonenpaare hat, so dass wenn man den Spin 
von einem Photon messen würde man den Zustand vom anderen des selben 
Paares kennen würde, kann man dann eines der Photonen von jedem der 2 
Photonenpaare nehmen und nachträglich (aber ohne je irgendwas zu messen) 
so miteinander Verschränken, dass der in 1 beschriebene Zustand 
entsteht?
 3) Falls 2 möglich wäre, dann könnte man doch die 2 anderen Photonen, 
die man nicht plant direkt zu verschränken, an einen anderen Ort 
verschicken. Die Idee ist nun, wenn man tatsächlich eine nachträgliche 
Verschränkung wie in 2 beschrieben mit denen die man noch hat 
durchführen könnte, dann müsste es bei den Messwerten der Photonen auf 
der anderen Seite doch abhängig davon, ob die Verschränkung durchgeführt 
wurde, eine Korrelation geben, oder auch nicht. Zudem gäbe es einen 
Zustand der 2 Photonen auf der anderen Seite, der nur auftreten sollte, 
wenn es keine Verschränkung gab. Wenn man also für eine klassische 1 die 
Verschränkung durchführt, und für eine 0 nicht, und man wiederholt das 
Experiment für jeden Wert ein paar hundert mal müsste man doch auf der 
anderen Seite mit relativ guter Wahrscheinlichkeit sagen können, ob die 
Werte eine erhöhte Korrelation hatten und damit verschränkt waren, oder 
nicht, und damit wäre eine klassische Information rein quantenmechanisch 
übertragen worden. Mit anderen Worten, falls 1 und 2 machbar wären, 
müsste sofortige Informationsübertragung und selbst 
Informationsübertragung in die Vergangenheit möglich sein.

Ich weiss, wenn das ginge hätten da sicher schon andere daran gedacht, 
usw. Aber ich frag trotzdem mal, nur so für den Fall der Fälle. 
Ausserdem interessiert mich, wenn es nicht geht, welcher Teil meiner 
Idee wäre das Problem?

[Johann L. (gjlayde)]

Daniel A. schrieb:
> Währen folgende Dinge möglich:
>  1) Den Spin von 4 Photonen so verschränken, dass wenn man einen Misst,
> die Zustände die man bei den anderen messen wird bekannt sind?

Sowas wie GHZ-Zustand?

https://de.wikipedia.org/wiki/GHZ-Zustand

>  2) Wenn man 2 Verschränkte Photonenpaare hat, so dass wenn man den Spin
> von einem Photon messen würde man den Zustand vom anderen des selben
> Paares kennen würde, kann man dann eines der Photonen von jedem der 2
> Photonenpaare nehmen und nachträglich (aber ohne je irgendwas zu messen)
> so miteinander Verschränken, dass der in 1 beschriebene Zustand
> entsteht?

Wenn ich's recht verstehe, soll Paar #2 quasi zu einem Clone von Paar #1 
werden, was dem No-Cloning-Theorem widerspricht:

https://de.wikipedia.org/wiki/No-Cloning-Theorem

Allerdings verstehe ich das NCT bzw. dessen Beweis nicht ganz: Es sagt 
i.W.:

Gegeben ein Quantensystem Q und irgendein frei wählbarer Input I, dann 
gibt es keine Maschine, die aus Q und I zwei Kopien von Q erstellt.  Was 
im Beweis des NCT jedoch nicht gezeigt wird (wenn ich's recht verstehe), 
ist dass folgendes nicht geht:

Wandle Q und I um in Q + Q + A wobei A irgendein "Abfallprodukt" sein 
darf.

[Pandur S. (jetztnicht)]

> ich weiss nicht besonders viel über Quantenphysik.

Ja. Simulieren kann man vieles. Das ganze BRA-KET Gedoens ist ja gut, 
wenn du ein Potential hast. In ein Potential kann man Zustaende 
einfuellen. Wenn du aber kein Potential hast hast du nur Hypothesen.
Desgleichen. Du hast ein Set von moeglichen Zustaenden. Die 
Uebergangsmatix enthaelt die Uebergangswahrscheinlichkeiten. Hast du die 
?
Hast du eine Idee, auf welchen Energiezustanden das System sein kann ? 
Welche Uebergaenge kannst du wie induzieren ? Vielleicht benoetigst du 
sichtbares Licht. Vielleicht benoetigst du Mikrowellen. Dann gibt es 
verbotene Uebergaenge, die aber trotzdem uebergehen, weil es eine 
Kopplung ueber einen anderen Mechanismus gibt.

Vereinfacht.. man kann ein Leben auf einem Detail vertun, vorausgesetzt 
man hat die passende Finanzierung, unter Anderem weil Andere das Problem 
als wichtig erachten.