Verschränkung – Das mysteriöseste Phänomen überhaupt

Das mysteriöseste Phänomen überhaupt ist das Phänomen der Verschränkung. Sind die Superpositionszustände schon merkwürdig genug, so werden sie von der Verschränkung nochmals gewaltig übertroffen. Wobei die Verschränkung tatsächlich eine Konsequenz der Superpositionszustände darstellt. Verschränkung gibt es immer dann, wenn zwei Objekte sich in einem gemeinsamen und untrennbaren Superpositionszustand befinden.

Hier nun ein anschauliches Beispiel. Zunächst die Version aus unserem Alltagsleben außerhalb der Quantenwelt.

Sie packen zwei Koffer. In den einen Koffer legen Sie eine grüne Socke, in den anderen eine rote Socke. Zwei Freunde, Alex und Paul, verreisen mit diesen Koffern. Sie bekommen von Ihnen die Anweisung, dass sie die Koffer erst am Zielort öffnen sollen. Alex fährt nach Mallorca, Paul nach Izmir. Wenn Alex seinen Koffer öffnet und die grüne Socke findet, dann weiß er, dass im Koffer von Paul sich die rote Socke befindet. Und umgekehrt. Ob Alex und Paul eine rote oder grüne Socke finden, war schon vor dem Öffnen der Koffer klar, die beiden wussten es nur nicht.

Nehmen wir nun an, die beiden Socken in den Koffern wären Bestandteil der Quantenwelt. Das sind sie natürlich nie, es ist ein reines Gedankenexperiment. Als Bestandteil der Quantenwelt befinden sich die Socken bezüglich grün und rot in einem Superpositionszustand. Sie sind also nicht mehr entweder grün oder rot, sondern gleichzeitig grün und rot. Wenn Alex und Paul die Koffer öffnen und die Socken betrachten, dann stellt das eine Messung dar. Und wie Sie wissen, führt jede Messung zum Kollaps des Superpositionszustands und ein einziger Zustand bleibt übrig. In unserem Fall der Socken bekommen sie dann eine eindeutige Farbe. Wobei die Auswahl der Farben zufällig erfolgt. Ob Alex und Paul eine rote oder grüne Socke finden, war also vor dem Öffnen der Koffer noch völlig unklar. Klar wurde es erst beim Öffnen der Koffer.

Die beiden Socken sollen auch noch verschränkt sein. Verschränkung gibt es dann, wenn die beiden Socken sich einen gemeinsamen und untrennbaren Superpositionszustand befinden. Was das bedeutet, klingt zunächst harmlos: Ist die eine Socke rot, so ist die andere grün. Tatsächlich ist das aber alles andere als harmlos. Nehmen wir an, dass Alex in Mallorca zuerst seinen Koffer öffnet. Mit dem Öffnen nimmt seine Socke eine eindeutige Farbe an. Und es geschieht das Unglaubliche: Im gleichen Augenblick nimmt die Socke im noch geschlossenen Koffer von Paul in Izmir die andere Farbe an. Die Socke im Koffer von Alex übt also auf die Socke im Koffer von Paul eine Wirkung aus. Die Wirkung ist augenblicklich und erfolgt über beliebige Entfernungen. Paul könnte mit seinem Koffer sogar viele Lichtjahre entfernt auf einem fernen Planeten sein.

Widerspricht das der speziellen Relativitätstheorie? Denn sie besagt ja, dass Wirkungen nur mit maximal der Lichtgeschwindigkeit übertragen werden können. Das übliche Argument, warum es nicht widerspricht, besteht darin, dass durch Verschränkung keine Information übertragen werden kann. Nehmen wir an, dass Alex vor der Abreise Paul mitgeteilt hat, dass er ihm von Mallorca aus mittels der Verschränkung eine Botschaft schickt: Wenn Paul die grüne Socke findet, dann gibt es im Hotel von Alex auch Kölsch. Wenn Paul die rote Socke findet, dann gibt es nur Pils und Hefeweizen. Das mit der Botschaft funktioniert aber nicht, denn Alex kann nicht steuern, welche Farbe beim Öffnen seines Koffers auftaucht. Die Auswahl erfolgt völlig zufällig. Dadurch kann er auch nicht steuern, welche Farbe Paul findet, und daher kann er auch keine Botschaft an Paul schicken. Aber der Widerspruch zur speziellen Relativitätstheorie ist damit nicht ausgeräumt, wie die anhaltenden Diskussionen zeigen. Zwar ist tatsächlich, um auf unser Beispiel zurückzukommen, keine Informationsübertragung zwischen Alex und Paul möglich. Es wird aber Information zwischen den Socken übertragen. Die Socke von Paul erfährt ja von der Socke von Alex, welche Farbe sie annehmen muss. Und das augenblicklich und über beliebige Entfernungen.

Natürlich sind Socken nie Bestandteil der Quantenwelt. Aber man hat es mit echten verschränkten Quantenobjekten experimentell überprüft und die augenblickliche Wirkung konnte bestätigt werden. Zwar nicht für Lichtjahre voneinander entfernte Quantenobjekte, aber die Physiker sind davon überzeugt, dass es bezüglich der Entfernung keine Grenze gibt.

Erklärt werden kann das Phänomen der Verschränkung bislang nicht. Man begnügt sich mit der Feststellung, dass die Quantenphysik aufgrund der Verschränkung „nichtlokal“ sei. Das aber ist natürlich keine Erklärung, sondern nur die Umschreibung des Phänomens. Albert Einstein hat die Verschränkung nie akzeptiert, er nannte sie eine „spukhafte Fernwirkung“.