Quantenverschränkung

Quantenverschränkung verbindet zwei Teilchen so eng, dass sie nur noch einen gemeinsamen Quantenzustand besitzen. Misst man eine Eigenschaft des einen Teilchens, steht das entsprechende Ergebnis am Partnerteilchen augenblicklich fest, gleich wie weit beide voneinander entfernt sind. Albert Einstein, der das Phänomen 1935 zusammen mit Boris Podolsky und Nathan Rosen beschrieb, hielt es für so unheimlich, dass er von spukhafter Fernwirkung sprach und daraus schloss, die Quantenmechanik müsse unvollständig sein.

Einstein irrte. Der Physiker John Bell formulierte 1964 eine Ungleichung, mit der sich seine Vermutung verborgener Variablen experimentell prüfen ließ. Ab den 1980er Jahren zeigten immer genauere Versuche, dass die Natur sich tatsächlich so verschränkt verhält, wie die Quantenmechanik vorhersagt. Für diese grundlegenden Experimente erhielten Alain Aspect, John Clauser und Anton Zeilinger 2022 den Nobelpreis für Physik. Entscheidend ist dabei das No-Communication-Theorem: Weil das einzelne Messergebnis rein zufällig ausfällt, lässt sich über Verschränkung allein keine Nachricht und schon gar keine überlichtschnelle Information übertragen.

Genau diese Grenze ignoriert die Science-Fiction gern. Das Ansible, die Idee einer verzögerungsfreien Verbindung über beliebige Distanzen, taucht bei Ursula K. Le Guin und später bei Orson Scott Card auf und wird oft vage mit Verschränkung begründet. Unzählige Romane lassen Crews quer durch die Galaxis in Echtzeit funken, obwohl die reale Physik genau das verbietet. Der Reiz liegt im Widerspruch: Verschränkung wirkt instantan, erlaubt aber keinen Botendienst.

In der Anwendung ist Verschränkung längst Technik. Die Quantenkryptografie nutzt sie, um abhörsichere Schlüssel zu verteilen, denn jeder Lauschangriff zerstört den fragilen Zustand und wird bemerkt. Der chinesische Satellit Micius verteilte 2017 verschränkte Photonen über mehr als 1200 Kilometer zwischen zwei Bodenstationen. Verschränkung ist außerdem die Grundlage des Quantencomputers und eines künftigen Quanteninternets. So wird aus Einsteins Spuk eine reale Ressource, auch wenn der Traum vom überlichtschnellen Funk Fiktion bleibt.