Die Verschränkung ist ein quantenphysikalisches Phänomen. In diesem Praxistipp erklären wir Ihnen, was die Quantenverschränkung ist und was daran so besonders ist. Einstein bezeichnete die Quantenverschränkung als "spukhafte Fernwirkung" (Quelle: Pixabay) Als Quantenverschränkung bezeichnet man das Phänomen, dass zwei räumlich voneinander getrennte Teilchen Informationen über ihre Eigenschaften instantan (d.h. ohne Zeitverzögerung) austauschen können. Dies widerspricht allen Gesetzen der klassischen Physik. Selbst Einstein lehnte zeitlebens diese "spukhafte Fernwirkung" ab, da damit eine Informationsübertragung schneller als mit Lichtgeschwindigkeit möglich sein müsste.Um die Verschränkung zu verstehen, wird das Prinzip der Superposition vorausgesetzt. Danach befindet sich ein Teilchen in allen möglichen Zuständen, solange bis eine Messung erfolgt. Ein Teilchen, an dem noch keine Messung vorgenommen wurde, befindet sich in einem Zustand der Überlagerung aller möglichen Zustände. So ist der Spin eines Elektrons vor der Messung nicht festgelegt (Stern-Gerlach-Versuch). Erst mit dem Auftreffen auf dem Schirm erhält das Elektron den Spin "up" oder "down" (Richtungsquantelung). Die Messung löst die Superposition auf und das Teilchen nimmt einen der möglichen Zustände an. Gut nachvollziehbar ist die Superposition auch anhand des Doppelspaltexperimentes. Ohne Beeinflussung am Doppelspalt ergibt sich das typische Interferenzmuster auf dem Schirm, auch wenn jedes einzelne Teilchen an einem bestimmten Punkt des Schirmes auftrifft und die Verteilung auf dem Schirm einer Wahrscheinlichkeitsfunktion folgt. Mit der Messung an einem der Spalte wird dieses Wahrscheinlichkeitsmuster zerstört. Das Teilchen wird erst durch die Messung in einen Zustand gezwungen.Durch das Superpositionsprinzip behalten die ausgesandten Teilchen einen unklaren Zustand bis zur Messung. In Versuchen zur Verschränkung werden zwei Elektronen gleichzeitig erzeugt. Ihr Spin wird in zwei verschiedenen Apparaturen gemessen. Es zeigt sich, dass die Elektronen jeweils einen gegenläufigen Spin besitzen. Das ist erstaunlich, da nach dem Prinzip der Superposition der Zustand bis zur Messung noch nicht festgelegt war. Es kann nicht argumentiert werden, dass bereits bei der Entstehung Elektronen mit einem gegenläufigen Spin vorhanden waren. Erst mit der Messung entscheidet sich ein Teilchen für einen Zustand und zeitgleich das andere Teilchen für einen anderen Zustand. Trotz räumlicher Entfernung zueinander sind die beiden Elektronen als ein System zu verstehen, dass sich vor der Messung im Zustand der Superposition befindet. Vergleichbare Experimente lassen sich auch mit verschränkten "Zwillings-Photonen" und anderen Teilchen durchführen.Eine Messung an einem verschränkten Teilchen legt sofort den Zustand des anderen Teilchen fest. Eine Informationsübertragung mit höchstens Lichtgeschwindigkeit, so wie sie Einstein forderte, gilt nur für einzelne voneinander getrennte Objekte.Bisher wurden Phänomene der Verschränkung nur auf Teilchenebene beobachtet. Existiert die instantane Übertragung von Informationen auch in unserer Welt oder sogar im Makrokosmos? Der gegenüber der Verschränkung äußerst skeptische Albert Einstein hat bereits in der allgemeinen Relativitätstheorie die Raumzeitkrümmung beschrieben und im Ansatz die mögliche Existenz von Wurmlöchern in Aussicht gestellt. Auch in Wurmlöchern, die sich, als masselose Gebilde, allein aus der Geometrie der Raumzeit ergeben, sind zwei entfernte Orte so miteinander verknüpft, dass Raum und Zeit in einem Punkt verschmelzen. Materie bzw. Informationen, die dieses Wurmloch durchfliegen gelangen ohne Zeitverzug vom einem zum anderen Ort.Der instantane Informationsaustausch wäre aber auch in unserem hoch technisierten Alltag von enormem praktischen Nutzen. Sogenannte Quantencomputer sollen das Prinzip der Verschränkung aufgreifen. Werden dann Informationen auf einem Computer manipuliert, ständen sie ohne zeitliche Verzögerung sofort auf dem Empfänger-Computer zur Verfügung.

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