{"id":177089,"date":"2019-07-10T11:30:03","date_gmt":"2019-07-10T09:30:03","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=177089"},"modified":"2019-07-10T11:30:03","modified_gmt":"2019-07-10T09:30:03","slug":"zusammenhang-zwischen-quantenphysik-und-raumzeit-entdeckt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/zusammenhang-zwischen-quantenphysik-und-raumzeit-entdeckt\/","title":{"rendered":"Zusammenhang zwischen Quantenphysik und Raumzeit entdeckt"},"content":{"rendered":"

Physiker weltweit suchen nach Theorien, welche Quantenphysik und die von Einstein beschriebene Raumzeit<\/em> vereint. Jetzt entdeckten Forscher an der \u00d6sterreichischen Akademie der Wissenschaften<\/em> (\u00d6AW) \u00fcber die Quantenkorrelation einen wichtigen Zusammenhang.<\/p>\n

Das wesentliche Prinzip zwischen allen physikalischen Interaktionen ist Lokalit\u00e4t. Es besagt, dass jedes physikalische System nur mit Systemen in unmittelbarer Umgebung interagieren kann. Bei entfernt liegenden Systemen muss es ein vermittelndes Medium geben. Ein Prinzip, das etwa beim Telefonieren mit Mobiltelefonen nachvollziehbar wird, bei dem die Daten via elektromagnetischer Wellen \u00fcbertragen werden, um mit dem Gespr\u00e4chspartner in Kontakt treten zu k\u00f6nnen.<\/p>\n

Vierte Dimension: Raumzeit<\/em><\/h3>\n

Quantenphysiker der \u00d6AW<\/em> und der Universit\u00e4t Wien<\/em> untersuchten das Prinzip der Lokalit\u00e4t<\/em> im Hinblick auf eine Verbindung zwischen Quantenmechanik und Raumzeit<\/em>. Die Raumzeit<\/em> ist das Verst\u00e4ndnis der Gravitation, das aus Albert Einsteins<\/em> allgemeiner Relativit\u00e4tstheorie<\/em> hervorgeht. Jener Raum, der die drei r\u00e4umlichen Dimensionen mit der vierten Dimension, der Zeit (Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft), vereint.<\/p>\n

Alice und Bob<\/h3>\n

Die Forscher arbeiteten mit der Korrelation von zwei unabh\u00e4ngig erstellten Messergebnissen. Zun\u00e4chst wurde die vierte Dimension noch au\u00dfer Acht gelassen: Ausgangsposition war der dreidimensionale Raum, in dem zwei fiktive Beobachter \u2013 Alice<\/em> und Bob<\/em> – zwei separate Bestandteile eines physikalischen Systems untersuchen. Der Untersuchungsraum von Alice<\/em> ist begrenzt (region of space) und der Untersuchungsraum von Bob<\/em> liegt au\u00dferhalb dieses begrenzten Raums. Alice<\/em> und Bob<\/em> sind Synonyme f\u00fcr Sender und Empf\u00e4nger einer Nachricht. Sie werden verwendet, um Erkl\u00e4rungen in der Physik zu vereinfachen.<\/p>\n

\"Quantenkorrelation
Quantenkorrelation (c) \u00d6AW – Harald Ritsch<\/figcaption><\/figure>\n

Bild oben:<\/strong> Durch Quantenverschr\u00e4nkung erzeugte Korrelationen werden auch als Quantenkorrelationen bezeichnet. Messergebnisse an mehreren verschr\u00e4nkten (interagierenden) Teilsystemen sind miteinander korreliert, das hei\u00dft, je nach dem Messergebnis von einem Teilsystem liegt f\u00fcr die m\u00f6glichen Messergebnisse an den anderen Teilsystemen eine ver\u00e4nderte Wahrscheinlichkeitsverteilung vor.<\/em><\/p>\n

<\/h3>\n

Fl\u00e4chengesetz der Entropie<\/h3>\n

Das Fl\u00e4chengesetz der Entropie (area law) ist ein wesentliches Gesetz in der Quantenphysik. Es besagt, dass die Korrelation zwischen den Messergebnissen von Alice<\/em> und Bob<\/em> proportional zur Fl\u00e4che des Grenzbereichs ist. Nicht aber zu dessen Volumen, wie man einfach gedacht, im dreidimensionalen Raum annehmen k\u00f6nnte.<\/p>\n

Ankn\u00fcpfend an das Gesetz der Entropie erforschten die Wissenschafter das Szenario aus dem Blickwinkel der vierten Dimension, der Zeit. Alice f\u00fchrt ihre Messungen in einem abgegrenzten Raumbereich in einem bestimmten Zeitraum durch. Bob misst au\u00dferhalb dieses Bereichs und hat zu jedem Zeitpunkt Zugang zu jedem anderen vorhandenen Punkt. In dieser Simulation der Raumzeit<\/em> wollten sie herausfinden, welche Rolle der Grenzbereich zwischen Alice <\/em>und Bob<\/em> f\u00fcr die Korrelation der Messergebnisse bedeutet.<\/p>\n

Wichtiger Zusammenhang<\/h3>\n

Dabei kamen sie zu dem Schluss, dass das Fl\u00e4chengesetz der Entropie auch in der Raumzeit gilt. Vorausgesetzt das Prinzip der Lokalit\u00e4t ist in kraft, das hei\u00dft, die Objekte interagieren lokal miteinander. Auch unter Ber\u00fccksichtigung der Dimension der Zeit nimmt die Korrelation der Messergebnisse von Alice und Bob direkt proportional mit der Fl\u00e4che des Grenzbereichs zu. Das Volumen spielt f\u00fcr das Ausma\u00df der Korrelation auch in der Raumzeit <\/em>keine Rolle.<\/p>\n

\u010caslav Brukner<\/em><\/a>, Gruppenleiter am Institut f\u00fcr Quantenoptik und Quanteninformation<\/em><\/a> der \u00d6AW<\/em> und einer der Studienautoren, sieht mit diesem Befund eine einheitliche Theorie f\u00fcr die Welten der Quantenphysik und der Gravitation n\u00e4her ger\u00fcckt. Zitat: \u201cUns ist es damit gelungen, einen wichtigen Zusammenhang zwischen Quantenkorrelation und Raumzeit zu finden.\u201d<\/p>\n

Publikation<\/strong> im Journal Quantum Information<\/strong><\/p>\n

Kull, I.\/ Allard Gu\u00e9rin, P.\/Brukner, \u010c.<\/em> (2019): A Spacetime Area Law Bound on Quantum Correlations<\/a>. Nature Partner Journal Quantum Information<\/em>. (Open Access)
\nDOI: 10.1038\/s41534-019-0171-x<\/p>\n

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