Homepage: Ein Spuk, den Einstein nicht mochte Ein ungewöhnliches Experiment am AEI

Physiker aus Potsdam planen ein ungewöhnliches Experiment: Zusammen mit Kollegen aus Hannover wollen sie zwei Spiegel quantenmechanisch miteinander verschränken. Dabei entsteht eine Verbindung, die so seltsam ist, dass Albert Einstein sie „spukhafte Fernwirkung“ nannte. Gelänge das Experiment der Forscher des Golmer Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI), wäre es das erste Mal, dass eine solche Kopplung zwischen großen Objekten hergestellt wird.

Quantenmechanische Verschränkungen kennt man bisher nur aus der Welt des ganz Kleinen. Sie treten zwischen Elementarteilchen, Atomen und Molekülen auf. So lässt sich beispielsweise aus einem Photon durch einen Kristall ein verschränktes Paar von Photonen herstellen. Wenn zwei Teilchen dann miteinander verschränkt sind, benehmen sie sich extrem merkwürdig; ein unsichtbarer Zauber scheint sie zu vereinen. Ein Beispiel: Angenommen, man würde zwei Würfel quantenmechanisch verschränken. Dann träte etwas Eigenartiges ein: Beide würden bei einem Wurf garantiert dieselbe Augenzahl zeigen. Die Zahl selbst wäre unmöglich vorherzusehen – aber dass sie auf beiden Würfeln auftaucht, darauf könnte man sich hundertprozentig verlassen. Die Würfel sind nicht gezinkt. Jeder von ihnen liefert vollkommen zufällige Zahlen – genau so, wie es sein soll. Das kann man beweisen, indem man ihn sehr oft wirft und die Ergebnisse aufschreibt: Es kommt eine saubere Zufallsstatistik heraus.

Man könnte nun vermuten, dass der eine Würfel dem anderen zusieht und sich immer so hinlegt wie sein Partner. Aber auch das stimmt nicht. Trennt man sie voneinander, bringt sie zum Beispiel in verschiedene Gebäude, dann liefern sie immer noch dieselben Zahlen. Es gibt auch kein Kraftfeld zwischen den Würfeln: Man kann sie auf jede erdenkliche Weise voneinander abschirmen, ihre Augenzahlen stimmen trotzdem bei jedem Wurf überein. Vollends rätselhaft wird diese „spukhafte Fernwirkung“ dadurch, dass sie unendlich schnell passiert. Sobald der eine Würfel sich für eine Augenzahl „entscheidet“, nimmt auch der andere sie an. Und zwar augenblicklich, ohne Zeitverzögerung – egal, wie weit die beiden voneinander entfernt sind.

Ziel der Forscher ist es zu beweisen, dass quantenmechanische Verschränkungen auch bei großen Objekten auftreten. Dazu wollen sie zwei hoch reflektierende, mehrere Kilogramm schwere Superspiegel miteinander verschränken. Beide Spiegel hängen im Vakuum an Pendeln, wo sie vor Schall und Erschütterungen geschützt sind. Zunächst lenken die Wissenschaftler auf jeden davon einen Laserstrahl. Die Strahlen werden an den Spiegeln zurückgeworfen, treffen anschließend aufeinander und überlagern sich.

Dabei entstehen zwei Lichtmuster, aus denen die Wissenschaftler extrem genau ablesen, wie weit die Spiegel voneinander entfernt sind und wie schnell sie sich relativ zueinander bewegen. Die Laserstrahlen geben den Spiegeln ständig winzige Stöße. Dadurch beginnen diese, in zufälligen Richtungen zu pendeln. Wären die Spiegel verschränkt, wären ihre Pendelbewegungen im völligen Gleichtakt, also perfekt synchron. Erste Ergebnisse des Experiments sind 2009 oder 2010 zu erwarten.S.M./PNN