EPR-Paradoxon

Das EPR-Paradoxon (Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon) wurde 1935 in einer Arbeit von Albert Einstein, Boris Podolsky und Nathan Rosen formuliert. Es sollte beweisen, dass die Quantenmechanik unvollständig ist. Das Argument: Zwei Teilchen, die miteinander wechselgewirkt haben, sind quantenmechanisch verschränkt. Misst man eine Eigenschaft (z.B. den Spin) des einen Teilchens, ist das Ergebnis beim anderen sofort festgelegt, egal wie weit die Teilchen voneinander entfernt sind.

Einstein hielt das für absurd. Er nannte es eine spukhafte Fernwirkung und argumentierte, dass die Messergebnisse vorher festgelegt sein müssen (durch verborgene Variablen), die Quantenmechanik diese nur nicht beschreibt. Die Quantenmechanik wäre dann nicht falsch, aber unvollständig.

1964 bewies der nordirische Physiker John Stewart Bell, dass verborgene Variablen und Quantenmechanik unterschiedliche, experimentell überprüfbare Vorhersagen machen (Bellsche Ungleichung). Werden die Bellschen Ungleichungen verletzt, kann es keine lokalen verborgenen Variablen geben. Seit den Experimenten von Alain Aspect (1982) und definitiv seit den schlupflochfreien Tests von 2015 (Delft, Wien, NIST) ist klar: Die Bellschen Ungleichungen werden verletzt. Einstein lag falsch.

Die Verschränkung überträgt keine Information schneller als Licht, man kann sie nicht zur Kommunikation nutzen. Aber sie zeigt, dass die Realität auf Quantenebene fundamental nichtlokal ist: Zwei verschränkte Teilchen bilden ein unteilbares System, unabhängig von der Entfernung. Aspect, Clauser und Zeilinger erhielten 2022 den Nobelpreis für Physik für ihre experimentellen Arbeiten zur Quantenverschränkung.

In der Science-Fiction nutzen Autoren die Verschränkung gerne als Grundlage für überlichtschnelle Kommunikation (Ansible), was physikalisch nicht funktioniert, aber dramaturgisch nützlich ist. Ursula K. Le Guins Ansible und die Quantenkommunikation in Mass Effect basieren lose auf dem EPR-Effekt.