Quantenkommunikation im Weltraum?

Auszug aus derstandard:

Zeilinger macht immer größere Sprünge
144 Kilometer Entfernung zwischen zwei Observatorien auf La Palma und Teneriffa überbrückt - nächster Schritt: der Blick ins All [...]

Edit: Zitat gekürzt.

Nachdem nun gezeigt wurde, dass die Verschränkung zwischen zwei Photonen auch noch nach 144 km Flug durch die Atmospäre intakt ist, bedeutet dies, dass die Verschränkung auch noch im Weltall intakt ist. Dies bietet völlig neue Möglichkeiten. So könnte es nun nicht abhörbare Verbindungen zu Spionagesatelliten geben oder es könnten Banktransaktionen völlig gefahrlos durchgeführt werden. Angesichts dieses Potentials überlegt die ESA nun wie man das ganze am Besten im Weltall testet. Im Gespräch sind ein Test auf der ISS oder auf einem eigenen Satelliten.

Hier ein Bild von dem Sendegerät:


Quelle:
http://www.esa.int/esaCP/SEMXM7Q08ZE_index_0.html

Neuer Artikel zur Quantenkommunikation:
http://www.sciam.com/article.cfm?id=space-station-could-beam

Zeilinger möchte ein Experiment zur ISS bringen, welches von dort verschränkte Photonen zur Erde schickt. Dazu darf das Gerät nicht schwerer als 100 kg und nicht größer als 1.4 sein. Außerdem darf es nur 250 Watt an Strom konsumieren. Man möchte nun schnell einen Prototypen bauen und erste Tests durchführen, damit das Projekt im November von der ESA-Ministerratskonferenz abgesegnet wird. Eine vorläufige Beurteilung der ESA fiel bereits sehr positiv aus.

Stimmt es das Änderungen bei der "spukhafte Fernwirkung" sofort eintreten und nicht erst nach einiger Zeit, also eine Informationsübermittlung schneller als Licht?

Wie schnell ist diese Art der Übertragung? Kann man damit "so aus Spaß" unsere eventuellen Nachbarn in weiter Ferne leichter erreichen?

Also so wie ich das verstehe arbeitet das ganze Konzept mit Lichtgeschwindigkeit, also nicht schneller als bisherige Funkkommunikation. In dem ersten Text ist ja von einem "Senden" von Photonen die Rede.

"Überlichtgeschwindigkeit" entsteht dadurch, dass man 2 verschränkte Photonen trennt. Wenn man dann das eine misst und "kennt", kennt man sofort auch das andere, welches sich irgendwo befinden kann. Damit hat man mit Überlichtgeschwindigkeit, weil "sofort" Informationen über das entfernte Objekt gewonnen.

Aber muss man nicht das eine der beiden Photonen erst noch zum Empfänger schicken bevor dieser Informationsaustausch stattfinden könnte? Man müsste also sozusagen erst eine Initalisierung mit Lichtgeschwindigkeit durchführen, bevor die Überlichtkommunikation stattfinden kann. Oder vertue ich mich da gerade?

Ja, so müsste das "erst mal" sein. Ich bin da auch kein "Fachmann". Aber eine Idee wäre, man schickt ein verschränktes Photon zu einem entfernten Empfänger, das zweite behalten wir "hier". Wenn der Empfänger es nach einer gewissen Zeit bekommt und es manipuliert, beeinflusst er instantan auch unseres hier und wir wissen sofort was er gemacht hat.

Aber eine Idee wäre, man schickt ein verschränktes Photon zu einem entfernten Empfänger, das zweite behalten wir "hier". Wenn der Empfänger es nach einer gewissen Zeit bekommt und es manipuliert, beeinflusst er instantan auch unseres hier und wir wissen sofort was er gemacht hat.

Um das mal klarzustellen: Auch mit Quantenkommunikation ist eine überlichtschnelle Informationsübertragung nicht möglich. Hier geht es auch mehr um Kryptographie als um Übertragungsgeschwindigkeit: Die  Eigenschaft der Verschränkung der Photonen dient nur als Sicherheitmechanismus, da jede Manipulation durch einen Abhörversuch sofort auffallen würde.

@Schillrich: Man wüßte nicht sofort "Was der andere gemacht hat", denn man müsste ja ebenfalls eine Messung vornehmen, was dank Heisenberg nicht so gut klappt, ohne das Photon selbst zu beeinflussen. Jedenfalls kann man auf diesem Weg nicht einfach so überlichtschnell kommunizieren.

Schaut doch mal hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenkryptographie

Welche Geschwindigkeit hat dann die Übertragung des Zustandes und kann man den Zustand des verschränktes Photon ofters ändern oder geht das nur einmal?

Schaut doch mal hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenkryptographie

Und da:
http://www.mitternachtshacking.de/blog/?s=Quantenkryptographie&submit=Suchen

Gruß   Thomas

Unser Mitglied SpaceWarper hat momentan technische Probleme, hat mich aber gebeten folgenden Beitrag zum Thema zu einzustellen:

Mit einem Trick geht es fortdauernd.

Man muß das verschränkte Teilchen-Paar nicht erst an beiden Zielorten zuteilen sondern kann es schon lange vorher in geringer Entfernung.

Die "Ausbreitungs-Geschwindigkeit" lässt sich nicht berechnen weil es keine Ausbreitung gibt und insbesondere weil die Variabel t in v=s/t gleich NULL ist und darum keine Geschwindigkeit definierbar ist. Die Kommunikation geschieht dann also _instantan_.

Neben der nicht vorhandenen Verzögerung dürfte diese Art der Kommunikation nebenbei auch sehr Energie-effizient sein auf Seite des fernen Satelliten als insbesondere auch des Deep-Sky-Networks. Was kostet da eigentlich ein Telefon-Gespräch zum Pluto?

Wenn es gelingt dieses Phänomen zu beherrschen dürfte das die terristrische und interplanetarische Kommunikation revolutionieren. Ich hab seit vielen Jahren nicht wieder davon gehört. Schön wenn man da endlich mal was zustande bringen würde.

Mit einen optischen Gitter sollte es kein Problem sein einen Switch zu bauen .. ich liebe Bandbreite

Die Kommunikation mit Hilfe des Verschränkungszustandes ist sicher eine  kleine Revolution in der Kryptographie. D.h. Inhalte können so geheim und so sicher übertragen werden wie nie zuvor. Daran hat natürlich das Militär ein Interesse, aber auch Unternehmen, die z.B. digitale Kinofilme über Satelliten direkt an die Kinos senden. Militär- und Copyright-Fans dürfte das ganze also freuen.  

Für den durchschnittlichen Weltraumenthusiasten sieht's etwas anders aus: Weder wird die Kommunikation mit Deep Space-Sonden oder sonstigen Raumschiffen durch diese Technologie verschnellert, noch wird die Kommunikation energieeffizienter.

Wer nicht glauben will, dass trotz der "spukhaften Fernwirkung" keine überlichtschnelle Kommunikation möglich ist, d.h. prinzipiell und eben nicht nur technisch im moment, der setze sich mit dem so genannten
No-Cloning-Theorem auseinander. Man braucht einfach einen "klassischen Informationskanal", ohne den geht's nicht!

Auf einen "Sub-Space transceiver"müssen wir wohl noch ein paar Jährchen warten.  :'(

Wenn man es richtig, macht geht es ohne eine Funkverbindung.  

Man verschränkt zwei Teilchen auf 3 verschiedene Weisen  (Q1,Q2,Q3). Wenn man Q1 untersucht, bleiben Q2,Q3 nach wie vor unbestimmt. Man weiß von beiden Teilchen, daß sie gleich sind, aber nur von Q1 die exakte Konfiguration.  Was an dem einen Teilchen an Q1 "hineingeschrieben" wird, kann an dem anderen Teilchen "ausgelesen" werden, ohne die Kohärenz zu verletzen, weil Q2,Q3 unbestimmt bleiben.

@
Das von dir angesprochene No-Cloning-Theorem ist wenn ich das richtig verstehe eine unbewiesene Theorie. Außerdem gilt sie nicht für die Teilchen-Paar-Erzeugung - diese Teilchen sind bis auf das letzte identisch (Photonen) bzw. identisch-invertiert (Positron/Elektron).

Ich bleibe bei meiner Aussage.

Das No-Cloning-Theorem bezieht sich auf Qubits - also die kleinstmöglichen Informationseinheiten in der Quantenwelt, deren Träger in unserem Fall Photonen sind.
Es kann durchaus bewiesen weden, aber eben mathematisch und durch einen indirekten Beweis.

Wenn man mal eben so eine überlichtschnelle Kommunikationsmethode entwickeln könnte, warum ist da außer dir noch keiner drauf gekommen?

Was meinst du mit Q1, Q2 und Q3? Bei Photonen geht es bei der Verschränkung meist und hauptsächlich um die Polarisation, die "gemessen" wird.

"Messen" heißt in diesem Fall übrigens eigentlich mehr "Festlegen", da der Zustand vor der Messung nicht festgelegt war (typisches Quantenphänomen).

Ich habe nicht gesagt daß keiner schon vor mir darauf gekommen ist.

Ich weiß von einen Experiment, daß genau dieses geschafft hat.
Allerdings habe ich seit vielen Jahren nicht davon wieder gehört.
Das kann allerdings auch ein positives Zeichen sein

Ich weiß von einen Experiment, daß genau dieses geschafft hat.

Es fählt mir schwer solche Aussagen ernst zu nemmen eine Quelle vielleicht? Oder name des Experiments? Oder zumindest des Effekts?

sorry .. das ist über 10 jahre her, als ich davon gelesen habe .. vermutlich in der Zeitschrift Spektrum der Wissenschaft.

Ich werd einfach mal gucken welche Artikel ich in meinen Zeitschriften finden kann um zu sehen welche Aussagen ich noch machen kann

Ich nehme mal an Ihr meint die Quantenteleportation.

Die praktische Bedeutung der Quantenteleportation liegt aber nicht darin, dass man Informationen oder gar Gegenstände damit überlichtschnell transportieren könnte. Siehe Link auf Wikipedia Artikel.

Tja Chewie ... wenn man aber damit Daten überlichtschnell (eigentlich INSTANTAN weil eine Geschwindigkeit v=s/t mit t=0 nicht definierbar ist) z.B. von eine Pluto-Sonde in irdische Computer-System übertragen kann, dann ist das doch wohl einer der wichtigsten Gründe überhaupt?

Vll. sollte ich es nochmal deutlich sagen: das von mir angesprochene Verfahren hat nichts mit dem Wiki-Link zu tun!  Es werden Daten übertragen und es werden quasi-identische Teilchen-Paare benutzt. Nebenbei bemerkt: Man kann prinzipiell den Quanten-Zustand eines Teilchen ermitteln OHNE DIREKTE WECHSELWIRKUNG - also ohne "messen". Witziger weise wird dadurch (normalerweise) ebenfalls die Kohärenz gebrochen.  

Das von mir beschrieben Verfahren will ich leicht abwandeln um es vereinfacht beschreiben zu können:

Man habe drei Becher und zwei Kugeln ROT und BLAU.

Nun legt man die Kugeln unter zwei der Becher und fängt an die Becher so schnell zu verschieben und zu vertauschen, daß man nicht mehr wissen kann, wo die Kugeln jetzt sind. Nimmt man jedoch einen der Becher hoch sieht man keine Kugel, ROT oder BLAU.

Auch wenn man den Zustand dieses einen Becher bestimmt hat, weiß man dennoch nicht, was unter den anderen beiden Becher ist. Darum bleibt die Kohärenz dieser beiden Becher bestehen.

MfG

Man kann prinzipiell den Quanten-Zustand eines Teilchen ermitteln OHNE DIREKTE WECHSELWIRKUNG - also ohne "messen".

Meinst du, durch Raten?


SpaceWarper, es wäre sehr schön, wenn du in Zukunft Quellen für Deine Behauptungen angeben würdest, sodass jede/r die Möglichkeit hat, sich selbständig zu informieren.

Auch weiß ich oft bei deinen Beiträge nicht so recht, was du eigentlich sagen willst. Mal hälst du alles sehr vage und schwammig, mal wird es so detailliert, dass man den Zusammenhang nur noch schwer nachvollziehen kann.

Also, ich würde mich freuen, wenn du präziser formulieren würdest, was du meinst und dazu noch Belege und Quellen für deine Aussagen liefern würdest.

So könnten wir dann sinnvoll diskutieren.  

Sorry .. ich hab mein Wissen nicht dazu organisiert um eine wandelnde Bibliothek zu sein. "Wandelndes Lexiokon" trifft eher zu!

Ich hab hier was dazu gefunden: http://de.wikipedia.org/wiki/Wechselwirkungsfreie_Quantenmessung
Ich hab es mir aber nicht angeguckt und kann mir nicht sicher absolut sein, ob es genau das gleiche oder etwas ähnliches beschreibt.  Ich werd aber dort nicht weiter recherieren weil es mir weiter egal ist und ich das Wesentliche verstanden habe.

Ich werd mir nicht angewöhnen jede meiner Aussagen durch geeignete Links zu ... was? beweisen? zurückzuführen?

Ich hab genug mit dem Inhalt zu tun da kann ich mir nicht tausende von Quellennachweise merken.

Zur information: es ist über 10 Jahre her daß ich darüber gelesen hab und ich kann nicht immer sagen wo ich etwas her habe.  Ich sage nur: "Take it oder leave it!"  Zu meinen Quellen gehört nicht die Bildzeitung und ich mach mir meine eigenen Gedanken bevor und während ich Informationen aufnehmen.

Wenn du so etwas wie ein Gütezeichen brauchst dann mach unter meine Posts gedankenlich ein "Trusted by SpaceWarper"-Siegel drauf.

Wenn du eine ab und zu zu einen speziellen Bereich  eine Referenz BRAUCHST dann kann ich mich ja dir zur Freude bemühen die Information im Internet ausfindig zu machen.

MfG

Der Wiki-Artikel hat mir jedenfalls sehr geholfen, zu verstehen, worauf du hinaus willst.

Danke! Weiter so! [smiley=thumbsup.gif]

Meines Wissens kann man mitels Quantenteleportation keine Informationen überlichtschnell übertragen.
Zum Grundprinzip:
Es werden zunächst einmal zwei Teilchen miteinander verschränkt, d.h. die Quantenzustände werden gekoppelt. Das eine Teilchen wird zum Empfänger gesendet. Dann wird eine Zustandsmessung am zurückgebliebenen Teilchen durchgeführt, dieses Teilchen geht in einen Zustand über und dieser Zustand wird zum übertragenen Teilchen instantan (unendlich schnell) übertragen. Allerdings kollabiert durch eine Messung auch die verschränkte Wellenfunktion, so das die beiden Teilchen nun entkoppelt sind. Man kann nun den Zustand des übertragenen Teilchens messen und findet den gleichen Zustand wie beim zurückgebliebenen Teilchen (je nach Versuchsaufbau evtl. auch gedreht). Über einen klassischen Informationskanal überträgt man nun das Ergebniss der Zustandsmessung des zurückgebliebenen Teilchens und erhält nun die vollständige Information. Diese Information benötigt man, da das Ergebniss der Messung des zurückgebliebenen Teilchens zufällig ist.