Repeater für Quantenkommunikation sind gefunden

Münchener Forscher sind dem Aufbau Quantenphysik-basierter Kommunikations­netzwerke ein Stück weit näher gekommen. Sie fanden einen Ansatz, mit Repeatern eine der größten Schwierigkeiten bei der Übertragung von Quanteninformationen zu beseitigen: ... mehr... Mathematik, Kunst, Fraktal Bildquelle: J.Gabás Esteban / Flickr Mathematik, Kunst, Fraktal Mathematik, Kunst, Fraktal J.Gabás Esteban / Flickr

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"Quantenphysik-basierter" und "Quanteninformation"...für die meisten mysteriös, hat letztendlich jedoch damit zu tun, daß man keinen konkreten Wert voraussagt, sondern die möglichst vollständige Anzahl aller möglichen Werte - mit der Angabe, wie wahrscheinlich es ist, daß dieser oder jener Wert auftritt.
 
@pottiaslew: Jain, für Rechnungen ist es immer noch Notwendig einen klar definierten Anfangs und Endzustand zu haben. Also du musst sicher sagen können was rein geht und was raus kommt. Was dazwischen für "magic" passiert kann dir egal sein. Daher gibt es auch Anforderungen an Qubits: http://tinyurl.com/7vq7lod
 
@betlor5: es gibt keine klar definierten anfangs- und endzustände. sie sind immer mit einer gewissen
ungewissheit behaftet. das gilt auch schon in der
sogenannten klassischen physik (siehe walter lewins 8.01).

schon die ungenaue aussage "wohldefinierte Qubits" beweist, daß hier herumgeschwafelt wird.
 
@pottiaslew: Für mein Qubit muss sich mein Teilchen in einem Potentialtopf irgendeiner Form befinden, so dass ich durchaus diskrete Energien habe und damit klare definierte Wellenfunktionen, die als Lösung der Schrödingergleichung resultieren. Diese kann ich ohne Probleme als |0> und |1> bezeichnen. Wohldefiniert heißt im diesen Zusammenhang dass die Wellenfunktion meines Qubit entweder in dem |0> oder (hier ausschließlich: XOR) dem |1> sich befindet. Dies ist was anderes als bei der Rechnung wo ich ja beliebige Superpositionen habe. Ich stimme dir insoweit zu, dass man bei einer Messung nur statistische Vorgänge betrachtet. Diese entstammen jedoch nicht der Quantenmechanik für das Qubit. Und um andere Argumente von dir vorzubeugen: ein Beispiel wäre der harmonische Oszillator, für den du den |0> und |1> Zustand sogar durch die Hermite-Funktionen angeben kannst.
 
@betlor5: "Potentialtopf irgendeiner Form"... diskrete energien hast du genauso, wie sie ein laie hat, der nicht nur vergisst, sondern gar nicht weiß, daß er bei einer messung die toleranz anzugeben hat - denn: "without giving the uncertainty a measurement is meaningless".

"Wohldefiniert heißt im diesen Zusammenhang dass die Wellenfunktion meines Qubit entweder in dem |0> oder (hier ausschließlich: XOR) dem |1> sich befindet."...dann realisiere dies mal bitte physikalisch...bitte davor nochmal feynman's dritten band hinzuziehen.
 
@pottiaslew: Das Problem ist dein Verständnis von Physik. Ich spräche von einem theoretischen Aspekt. Hier gibt es keine Fehler. Folglich kann ich auch ein Qubit klar definieren und das ohne Angabe eines Fehlers. In einer Messung, so habe ich das auch gesagt, ist das anders. Im Weiteren ist fraglich was genau ich realisieren soll: ein Qubit? Hierfür verweise ich auf die Fachliteratur mit Paulfallen und Spinqubits in z.B. InGaAs. Für einzelne klar erkennbare Wellenfunktionen von Elektronen kann man z.B. STM Bilder von Potentialtöpfen heranziehen, die nun Fehlern unterlegen (weil es nicht mehr die Theorie ist sondern eine Messung). Trotzdem ist die Wellenfunktion im Vergleich zum Fehler signifikant erkennbar. http://tinyurl.com/cw4tbx9 ist ein Beispiel. Durch unterschiedliche Stromstärken des STM-Spitzenkopfes verschiebst du entsprechend die Wellenfunktionen, wie dir ja allgemein bekannt sein sollte. In den relevanten Zeitskalen sind nach den schon genannten Kriterien auch die Wellenfunktionen konsistent und Tunneleffekte sind vernachlässigbar.
Nachtrag: Im Weiteren sagst du das die Zerlegung der eins http://tinyurl.com/84k5cb5 in einem quantenmechanischen Raum nicht möglich ist. Dies würde jedoch bedeuten, dass du keine Messung in einem Eigenzustand eines Systems machen kannst. Ist dir überhaupt klar was das bedeutet?
 
@betlor5: "Das Problem ist dein Verständnis von Physik." das ist dein problem: denn deine angebliche "theoretische physik" ist mathematik und unterscheidet sich von der theoretischen physik darin, daß mathematik auch ergebnisse produzieren kann, die weder theoretisch noch praktisch sinn machen.
 
@pottiaslew: Noch einmal: Ich kann auch in der theoretischen Physik eigenzustände eines Systems haben. Es ist ja sogar so, dass nachdem ich eine Messung durchgeführt habe in einem Eigenzustand meines messenden Systems bin. Soweit ist dieser Zustand klar definiert.
 
@betlor5: nur daß das meßsystem (der messende und seine technischen erweiterungen) ebenfalls durch die "messung" (tatsächlich eine manipulation) verändert werden - die klare bestimmung ist somit reines wunschdenken.
 
@pottiaslew: Der Punkt ist jedoch, dass ich in der Theorie einen Messzustand |M> definieren kann. Und mit Hilfe dessen kann ich dann ja meine Messaperatur M = |M><M| aufspannen. Und das ich diese Zustand innerhalb der notwendigen Zeiten und der notwendigen Entfernungen konstant halten kann siehst du doch. Ansonsten wärst du z.B. nicht in der Lage deinen Computer zu benutzen, da er allein durch deine Betrachtung immer wieder verschwinden würde. Insoweit ist das auch nur ein stark hypothetisches Problem und in der Realität vernachlässigbar und somit auch für die meisten physikalische Theorien.
 
@betlor5: "Insoweit ist das auch nur ein stark hypothetisches Problem und in der Realität vernachlässigbar und somit auch für die meisten physikalische Theorien." Es gibt nur eine Theorie, die entweder verfeinert, erweitert oder beides ist (oder auch nicht). Nicht in der Realität, sondern, wenn die Bedingungen nicht ins extreme gehen (Geschwindigkeit, Stärke des Feldes). "da er allein durch deine Betrachtung immer wieder verschwinden würde." Meine räumliche (wozu auch dei zeitliche gehört) Auflösung ist zu grob, um eine Zustandsänderung auf sehr niedrigen Maßstäben in einem sehr kurzen Abschnitt der Zeitleiste überhaupt zu registrieren - nicht nur am Rechner, sondern auch an mir selbst. Was bedeutet "verschwinden"? Für mich gibt es nur dreidimensionale Energieverlagerungen - und die Verlagerung von Energie auf niedere und/oder höhere Grade der Maßstabsdimension (meist bekannt als "Maßstäbe").
 
@pottiaslew: " Für mich gibt es nur dreidimensionale Energieverlagerungen" betrachtest du die Kontinuitätsgleichung in der QM und setzt die Richtigkeit der Annahmen der Quantenmechanik voraus, so hast du schon mindestens 6 Dimensionen, wenn du reale Zahlen betrachtest und 3 bei komplexen und dabei sind so Sachen wie Masse und Ladung noch nicht mal enthalten. Und was meinst du mit " Verlagerung von Energie auf niedere und/oder höhere Grade der Maßstabsdimension"? Verschwinden bedeutet für eine gewisse Zeit nicht messbar. Wenn du es relativ einfach von der energetischen nicht belegten Heisenbergrelation dE dt >= hbar/2 betrachtet, so heißt das einfach das von t bis t+dt eine Messung keinen Sinn macht und deshalb das Objekt in dem Zeitraum "verschwindet" oder verschmiert, wenn es dir lieber ist. " Meine räumliche (wozu auch dei zeitliche gehört) Auflösung ist zu grob, um eine Zustandsänderung auf sehr niedrigen Maßstäben in einem sehr kurzen Abschnitt der Zeitleiste überhaupt zu registrieren" es stellt sich mir somit die Frage, welche Messbereiche als von dir als genau genug akzeptiert werden. Messungen in Femtosekunden bereich und in sub Angströmbereichen haben wir ja bereits vorgenommen. Ferner zeigt es das wir in der Lage sind Ergebnise in diesen Bereichen zu genieren, dass die Interaktion Messgerät und Messzustand nicht signifikant genug sein kann, da sonst Ergebnisse, wie z.B. durch dein STM oder den LHC (um mal etwas populäres zu nehmen) nicht aussagekräftigt wären. Betrachte ich im weiteren so Sachen wie Qubits, so spielen die sich in ähnlichen Größenordnungen ab. Folglich kann ich hier durchaus eine klare Wahrscheinlichkeitsfunktion meines Teilchens angeben. Dies und nichts anderes sind ja meine Zustände. Und um das Zitat vom Anfang zu vervollständigen: " Für mich gibt es nur dreidimensionale Energieverlagerungen - und die Verlagerung von Energie auf niedere und/oder höhere Grade der Maßstabsdimension (meist bekannt als "Maßstäbe")." Eine Verlagerung wäre deiner Energie ist ja eine zeitlicher Vorgang, wodurch du ja wieder nach F = dE/dt wieder bei einer Kraft angekommen bist. Aber selbst das ist denk ich zu einfach betrachtet, da du die ganzen Teilchen und Austauschteilchen damit unter den Tisch fallen lässt. Dies ergibt sich dadurch, dass ja nicht immer eine Energieverlagerung stattfinden muss und somit z.B. Masse in Inertialsystem nicht existieren würde.
 
@betlor5: "schon mindestens 6 Dimensionen, wenn du reale Zahlen betrachtest und 3 bei komplexen" diese angebliche dimensionsvielfalt ist ein ergebnis mangelhafter denkarbeit - verschiedene grade der maßstabsdimension werden hier willkürlich zu eigenständigen dimensionen erklärt.

"das von t bis t+dt eine Messung keinen Sinn macht und deshalb das Objekt in dem Zeitraum "verschwindet" oder verschmiert" eine sache der fokussierung - so gesehen sind die alltagsobjekte, die wir "detektieren" für uns allesamt verschmiert, ohne daß wir es als verschmierung bezeichnen würden.

"es stellt sich mir somit die Frage, welche Messbereiche als von dir als genau genug akzeptiert werden." kommt auf die anwendung an. gibt es keine, ist alles und nichts genau genug. zugleich hängt es von der aktuellen realisierbarkeit der meßgenauigkeit ab.

"Eine Verlagerung wäre deiner Energie ist ja eine zeitlicher Vorgang," ...Zeit ist durch den Menschen bedingt. Nehme ich ein Objekt, dann z.B. eine Uhr und mein Hirn - keine Zeit vorhanden. Letztendlich nur Raum vorhanden. Daher gibt es auch keine Ursache und Wirkung, sondern lediglich Korrelationen - besonders wenn man bei den Betrachtungen von niederen Graden der Maßstabsdimension ausgeht.

"Folglich kann ich hier durchaus eine klare Wahrscheinlichkeitsfunktion meines Teilchens angeben." - a measurement without its uncertainty is meaningless. Eine Wahrscheinlichkeitsfunktion gibt schon eine gewisse Unsicherheit mit an. Allerdings ist es auch möglich, die Wahrscheinlichkeitsfunktion der Wahrscheinlichkeitsfunktion anzugeben...und das auch noch weiter zu treiben.
 
@pottiaslew: Das Problem ist hier, dass du nicht trivale Aussagen machst, die so nicht stimmen. "Zeit ist durch den Menschen bedingt. Nehme ich ein Objekt, dann z.B. eine Uhr und mein Hirn - keine Zeit vorhanden" ist eine solche Aussage. Zeit ist eine ganz normale Größe, wie Längen, Ladungen und Massen. Es ist insbesondere Lustig, dass du an Energie glaubst und gleichzeitig Zeit seine Existenz abstreitet. Betrachtet man nämlich das Noether-Theorem so wird daraus klar ersichtlich, dass du die Zeit für die Energieerhaltung benötigst. Folglich wäre es ohne diese gar nicht möglich alle Bewegungsgleichungen aufzustellen. Dies wird insbesondere bei der Lagrange- und Hamiltionmechanik offensichtlich, da beide Energiebasiert sind. "kommt auf die anwendung an. gibt es keine, ist alles und nichts genau genug." kann man als Aussage auch nicht stehen lassen. Denn es sind immer relative Verhältnisse wichtig und nicht absolute. Somit kannst du z.B. duchaus allgemein von dir akzeptierte Konfidenzintervalle und Messwert/Fehler angeben, die für alle Messungen gelten. "diese angebliche dimensionsvielfalt ist ein ergebnis mangelhafter denkarbeit - verschiedene grade der maßstabsdimension werden hier willkürlich zu eigenständigen dimensionen erklärt." in der Physik benötigst du nicht nur räumliche Dimensionen sondern eine Dimension ist vielmehr die Mächtigkeit deiner Basis. Somit bekommen neben den Längendimensionen halt auch z.B. Ladungen diese Eigenschaften. Streitest du dies ab, will ich mal sehen wie du den Zusammenhang zwischen Coulomb und Metern aufzeigst. Dieser muss dabei linear und nur von einer Konstante abhängig sein, damit du die Definition der linearen Abhängigkeit für Basisvektoren erfüllst. "Daher gibt es auch keine Ursache und Wirkung, sondern lediglich Korrelationen - besonders wenn man bei den Betrachtungen von niederen Graden der Maßstabsdimension ausgeht." sagt ja aus, dass alle klassischen Gebiete der Physik die auf dem Kausalitätsprinzip beruhen nicht funktionieren. Im Weiteren würdest du damit auch Grundannahmen der SRT ausschließen ( vgl. Minkowski-Raum) und auch alle gängigen Festkörpertheorien für Materialübergänge über den Haufen werfen (vgl. Fermisgoldeneregel). "Allerdings ist es auch möglich, die Wahrscheinlichkeitsfunktion der Wahrscheinlichkeitsfunktion anzugeben...und das auch noch weiter zu treiben." lässt mich doch arg hinterfragen, was für eine physikalische Ausbildung du genossen hast. Theorien sind nicht fehlerbehaftet (vgl. hierfür die axiomatische Einführung der Mathematik). Sonst müsstest du auch auf die Theorie der Statistik Fehler angeben und um es noch weiter zu führen, du müsstes ferner auch auf Gleichungen der Form 1+1 = 2 Ungewissheiten und Fehler angeben.
 
Ich sehe es schon kommen, Erde verschwindet in einem schwarzen Loch, verstärkt durch ein Quanten-Repeater!
 
@bigprice: Und dann kommen wieder die Fanboys... Mein Samsung hatte eine APP dagegen bla... FU Samsung, apple hatte das eh schon patentiert, das I-Loch XDXD
 
war mir eh klar!
 
Ich hab zwar wenig Ahnung, von dem Thema, aber wie schnell wird denn hier Information übertragen? Lichtgeschwindigkeit? Oder gar darüber?(was ja eigentlich nicht möglich sein kann.) Und WIE wird die Information übertragen? Sollte die information gar nicht übertragen werden müssen, weil es einfach die Naturgesetze regeln, dass das verschränkte Partneratom den selben Zustand haben muss - und das "instant", dann würden wir ja hier von Informationsaustausch bei ÜLG sprechen.
 
@Laggy: Die Lichtgeschwindigkeitsproblematik würde hier nur zum tragen kommen, wenn man davon ausgeht, dass sich die Information, also der zustand des Quantenpaares durch Bewegung überträgt. Soviel ich weiss ist momentan aber der Grund noch nicht bekannt wodurch die Verschränkung stattfindet. Die Stringtheorie, die glaube ich momentan die "populärste" Theorie von allem ist, geht von 11 oder mehr Dimensionen aus. Das kann z.b. bedeuten das die Teilchen hier in unseren wahrgenommenen Dimensionen zwar getrennt sind aber evtl. auf einer anderen nicht und dadurch die Information problemlos übertragen können.... Nur mal so als Gedankenspiel.
 
@Welzfisch: Also Verschränkung lässt sich nicht erst durch die Stringtheorie erklären. Es ist schon ein relativ lange bekanntes Phänomen und wird bereits durch die Quantenmechanik dargestellt. Es gibt nun zwei Möglichkeiten es zu erklären. Einmal durch Mathe das hat was mit Räumen und dem trennen und bla blub zu tun und das andere ist eine Analogie. Sagen wir du hast zwei identische Kugeln ( wenn du eine in irgendeiner Form kennzeichnen würdest, wären sie ja nicht mehr identisch) und packst die in eine Box. Zumachen und schütteln und nun kannst du nicht mehr sagen welche Kugel welche war. Willst du nun die Bewegung z.B. deiner ersten Kugel nach dem Schütteln beschreiben, so ist das nur noch möglich indem du auch die Bewegung der anderen Kugel mitnimmst. Das gilt für alle Teilchen die wir kennen (Elektronen, Protonen, ...) und alle möglichen Kräfte ( z.B. Licht durch die elektromagnetische Wechselwirkung). Das Problem ist halt das alle Bausteine identisch sind. In der Fachsprache würdest du sagen, dass Wellenfunktionen deiner Teilchen nicht separabel sind; um mal anzugeben :P.
 
@Laggy: Die Quantenverschränkung von A nach B an sich findet mit Überlichtgeschwindigkeit statt. Das bringt aber nichts, da beim Lesen der Informationen von B der Ursprungszustand von A verändert wird. Dadurch kann B nicht sicher sein, ob der Zustand von B auch der ist, der von A übertragen wurde ohne auf herkömmlichen Lichtschnellem Wege die Ursprungsinformation zu erhalten.
 
@imhoTEP: einfach ein kontrollbit senden... aber mal im ernst, die übertragung sollte doch eigentlich sofort geschehen, ohne verzoegerung. interessannt waere diese technologie in der hinsicht, signale zu uebertragen ( mars - erde etc. ) aber da reicht die entfernung wohl nicht ganz...
 
Ich versteh nur Bahnhof :o
 
@Screenzocker13: wenn du in den die verschraenkung einsteigst, dann fliegt der transrapid berits am bahnhof los... ;)
 
Gibt es eigentlich irgendwo eine Übersichts-Checklist, um zu sehen, welche und wie viele achso kleinen Schritte zu dem Computer nötog sind?
 
was viele nicht wissen, daß diese Quantenverschränkung die basis für die heutige Geheimdienstinformation ist. mal aus D sofort Information nach USA senden. Das geht weiter, deine Position, oder der von Merkel kann sofort durch Sensoren im Boden, Strassen, etc sofort ermittelt werden-> siehe Intelligent Dust (google). Info aus einem in einem Neugeborenen eingepflanzten Chip kann sofort gesteuert werden...etc. Nicht immer die gute Seite sehen, schließlich ist das Ziel die 100% Kontrolle
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