Ludwig-Maximilians-Universität München
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Weltweites Experiment

Verletzung der Bellschen Ungleichung bestätigt

München, 09.05.2018

Die Ergebnisse des Big Bell Tests, an dem weltweit mehr als 100.000 Menschen teilnahmen, sind aktuell im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Die Karte zeigt die Teilnehmerzahlen am weltweiten Big-Bell-Test. (Abbildung: ICFO)

Anhand der Bellschen Ungleichung lässt sich die Gültigkeit von grundlegenden Annahmen der klassischen Physik gegenüber jenen der Quantenphysik überprüfen. Physiker von zwölf Instituten weltweit haben im November 2016 an dem sogenannten Big Bell Test teilgenommen, um die Bellsche Ungleichung mit einer neuen Herangehensweise zu testen. An der LMU war ein Team um Professor Harald Weinfurter und Dr. Wenjamin Rosenfeld beteiligt. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher aktuell im Fachmagazin Nature.

Im Rahmen des Experiments wurden über ein Onlinespiel, an dem mehr als 100.000 Menschen teilnahmen, Zufallseingaben gemacht. Die LMU-Physiker nutzten die dadurch gewonnenen Daten, um Messungen in zwei Laboren durchzuführen, die 400 Meter voneinander entfernt sind. Denn während in der klassischen Physik die Eigenschaften eines Objekts völlig unabhängig von seiner Beobachtung sind, können im Bereich der Quanten Teilchen, die weit voneinander entfernt sind, in Beziehung zueinander stehen, und ihre Eigenschaften erst durch Messung entstehen. Im Experiment wurden diese Messungen an einem Atom durchgeführt, das in einem der Labore gehalten war, und einem Photon, das mit dem Atom verschränkt und dann in das andere Labor transportiert wurde.

Die Entscheidungen zwischen verschiedenen Messeinstellungen wurden im LMU-Experiment auf Basis der von Menschen erzeugten Zufallsdaten gewonnen. Zusätzlich verwendeten die Wissenschaftler jeweils einen sogenannten Quantenzufallsgenerator in beiden Laboren. Beide Messmethoden bestätigten die Verletzung der Bellschen Ungleichung und zeigten, dass die 400 Meter voneinander entfernten Teilchen miteinander verschränkt waren.

„Der Big Bell Test hat eine völlig andere Art Zufall in Quantenexperimente eingeführt“, sagt Wenjamin Rosenfeld. Auch wenn, wie Harald Weinfurter betont, solche Experimente noch wesentlich weiter entwickelt werden müssen, um alle möglichen Schlupflöcher zu schließen.

Der Big Bell Test wurde vom Institute of Photonic Science (ICFO) in Barcelona koordiniert. Neben dem Team an der LMU nahmen mehrere Institute auf der ganzen Welt teil.
Nature 2018