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Phänomen des Messens / Eingreifens

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  1. Phänomen des Messens / Eingreifens

    Autor: Tzwaeni 20.04.17 - 11:04

    Für mich ist eigentlich die größte Sensation, dass wenn am Spalt gemessen wird, wo das Teilchen durchgeht, verschwindet der Effekt (Interferenzmuster / Welle-Teilchen-Dualismus). Ich denke mal, dass ist ähnlich wie im Artikel beschrieben der "delayed choice"... Ich finde das wahnsinnig erstaunlich und dachte immer das sei die "Unschärfe" (Da wir nicht wirklich wissen wo das Teiclhen durchgeht, nimmt man einfach beide Positionen an - Superposition). Als ob das Teilchen weiß, dass wir es betrachten und entsprechend seine "Richtung bzw. Einstellung" ändert. Entsprechender weise habe ich noch nie verstanden wie denn unter dieser Vorraussetzung überhaupt ein Quantencomputer funktionieren soll. Wie im Artikel auch beschrieben wird dem Teilchen ja per Zufall eine "Eigenschaft" zugewiesen, also auch das Verschränken hängt maßgeblich davon ab! Aber das übersteigt mein wahrscheinlich auch noch falschen Anfängerkentnisse.

    Das für mich einfachste Experiment um Quanten bzw. Welle-Teichen-Dualismus zu sehen ist immer noch das ganz normale Wasser und die Lichtbrechung darin... Wenn ich mich nicht täusche wird Licht in Wasser "gebremst" und gebrochen... das hängt auch mit dem Teilchencharakter des Lichtes zusammen. Hier wechselwirken die Photonen mit den Molekülen des Wassers. Wenn ich mich nicht täusche sollte das eine elektromagnetische Kraft bzw. Beugung (Gravitation) sein... oder täusche ich mich da?

  2. Re: Phänomen des Messens / Eingreifens

    Autor: jkalden 20.04.17 - 11:37

    Naja, die Lichtbrechung als Folge der ggü. Luft geringeren Phasengeschwindigkeit des Lichts im Medium (hier Wasser) kann man natürlich mikroskopisch beschreiben und braucht dann eine Beschreibung inkl. quantenmechanischer Licht-Materie-Wechselwirkung, also mit Lichtquanten.

    Aber genauso gut kann man die geänderte Phasengeschwindigkeit in der Wellenbeschreibung des Lichts verwenden: Die Phasengeschwindigkeit wird in Relation zur Vakuumlichtgeschwindigkeit gesetzt, was dem (Kehrwert des) Brechungsindexes entspricht. So kann man die Brechung komplett ohne QM verstehen und mit dem Snellius'schen Gesetz beschreiben.

    Die Begründung für den wellenlängenabhängigen Brechungsindex ("Dispersion") kann man dann als experimentellen Befund bezeichnen oder mikroskopisch (=quantenmechanisch) berechnen.

  3. Re: Phänomen des Messens / Eingreifens

    Autor: Bouncy 20.04.17 - 11:37

    Tzwaeni schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Aber das übersteigt mein
    > wahrscheinlich auch noch falschen Anfängerkentnisse.
    aber dafür gibt es doch den Großmeister: https://smile.amazon.de/QED-seltsame-Theorie-Lichts-Materie/dp/3492215629 <-- auch mit Anfängerkenntnissen kein Problem...

    /edit: ich glaube, dass das auch hier erklärt wurde, kann leider gerade nicht durchzappen: https://www.youtube.com/watch?v=xdZMXWmlp9g



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 20.04.17 11:39 durch Bouncy.

  4. Re: Phänomen des Messens / Eingreifens

    Autor: Yeeeeeeeeha 20.04.17 - 13:38

    Tzwaeni schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Für mich ist eigentlich die größte Sensation, dass wenn am Spalt gemessen
    > wird, wo das Teilchen durchgeht, verschwindet der Effekt (Interferenzmuster
    > / Welle-Teilchen-Dualismus). Ich denke mal, dass ist ähnlich wie im Artikel
    > beschrieben der "delayed choice"... Ich finde das wahnsinnig erstaunlich
    > und dachte immer das sei die "Unschärfe" (Da wir nicht wirklich wissen wo
    > das Teiclhen durchgeht, nimmt man einfach beide Positionen an -
    > Superposition). Als ob das Teilchen weiß, dass wir es betrachten und
    > entsprechend seine "Richtung bzw. Einstellung" ändert.

    Die coolste Analogie, die ich bisher dazu gehört habe, hat World of Warcraft benutzt (kein Witz! xD). Sie ging so:
    Im Spiel scheint die Sonne. Wenn du dein Schwert aus einem bestimmten Winkel ansiehst, funkelt es im Licht der Sonne und zwar genau auf die Art und Weise, als würden Lichtteilchen von der Sonne ausgesendet und durch das blank polierte Schwert reflektiert, wodurch sie in deinen Augen landen. Man könnte das Licht also als Strom von Teilchen ansehen.
    Aber: Die Engine berechnet gar keine Lichtteilchen. Die Werte der Pixel des funkelnden Schwerts sind einfach nur das Ergebnis von Berechnungen, in die verschiedene Eigenschaften einfließen wie die Richtung und Stärke des Lichts, das Material des Schwerts und so weiter. DAS ist in dem Fall die "Messung". Und das Ergebnis sieht halt so aus, als wäre da ein Lichtteilchen rumgeflogen und reflektiert worden.

    In der Quantenwelt muss man sich einfach vollkommen von den üblichen Vorstellungen aus der makroskopischen Welt lösen. Ereignisse werden reduziert auf Interaktionen (Wechselwirkungen, "Messungen"), deren Ablauf von den Eigenschaften der beteiligten "Dinge" abhängen, wobei "Dinge" nichts weiter sind als mathematische Entitäten. Je nachdem, wie man diese mathematischen Entitäten behandelt (also mit ihnen rumrechnet), verhalten sie sich dabei manchmal so wie ein Teilchen im konventionellen Sinn sich verhalten würde, mal wie eine Welle im konventionellen Sinn sich verhalten würde und manchmal passieren auch ganz verrückte Dinge - wie zum Beispiel, dass etwas, das wie ein Teilchen aussieht, plötzlich an einem Ort mit einem anderen Teilchen wechselwirkt ("gemessen wird"), an dem es gar nicht sein dürfte (Tunneleffekt).

    > Entsprechender weise
    > habe ich noch nie verstanden wie denn unter dieser Vorraussetzung überhaupt
    > ein Quantencomputer funktionieren soll. Wie im Artikel auch beschrieben
    > wird dem Teilchen ja per Zufall eine "Eigenschaft" zugewiesen, also auch
    > das Verschränken hängt maßgeblich davon ab! Aber das übersteigt mein
    > wahrscheinlich auch noch falschen Anfängerkentnisse.

    Das macht es ja so wahnsinnig schwierig, Quantenrechner zu bauen - und überhaupt Aufgaben zu finden, die ein Quantenrechner lösen kann. ;)

    Eine (ebenso wie die obige etwas hinkende ;)) Analogie findet man bei Synthesizern, genau genommen bei der subtraktiven Synthese. Dort fängt man mit einem Oszillator an, der alle möglichen verschiedenen Frequenzen ausgibt. Um nun zum Beispiel aus einem Sägezahn ein Sinus einer bestimmten Frequenz zu extrahieren, filtert man alle anderen im Sägezahn enthaltenen Frequenzen weg. Und wie kann man eine bestimmte Frequenz aus einem komplexen Signal wegfiltern? Durch Interferenz! Man legt ein weiteres Signal mit der wegzufilternden Frequenz auf das komplexe Signal, jedoch um 180° phasenverschoben. Die beiden Signale überlagern sich auf dieser Frequenz dann genau so, dass die Amplitude dieser Frequenz im Ergebnis überall Null wird - sie verschwindet.

    Ähnlich arbeiten (echte) Quantencomputer: Sie produzieren erstmal (Superposition!) jedes mögliche Ergebnis und - das ist ja das fantastische an ihnen - gleichzeitig.
    Bei einer normalen Brute Force-Attacke zum Beispiel würde man hintereinander jedes mögliche Passwort ausprobieren und nach jedem Schritt ein Ergebnis bekommen, das entweder "Passwort ist richtig" ODER "Passwort ist falsch" ist. Ein Quantencomputer hingegen könnte aber jedes Passwort gleichzeitig ausprobieren - würde demnach aber auch jedes Ergebnis gleichzeitig ausgeben. Das Ergebnis ist also "richtig" UND "falsch" (Superposition!). Um nun das eine gesuchte Ergebnis ("richtig") unter allen möglichen Ergebnissen zu finden, muss man alle falschen loswerden - sie herausfiltern. Und das tut man nun wie beim Synthesizer über Interferenz. Man überlagert quasi Super-Ergebnis so, dass die Amplitude aller falschen Ergebnisse auf Null sinkt und nur noch die des richtigen Ergebnisses übrig bleibt, das man dann ablesen kann, zumindest mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit.

    Yeeeeeeeeha - Nur echt mit 2^3 e
    Perl-Monk, Java-Trinker, Objective-C Wizard, PHP-Kiddie, unfreiwilliger FreeBSD-/Linux-Teilzeitadmin

  5. Re: Phänomen des Messens / Eingreifens

    Autor: Tzwaeni 20.04.17 - 14:18

    Yeeeeeeeeha schrieb:

    > Ähnlich arbeiten (echte) Quantencomputer: Sie produzieren erstmal
    > (Superposition!) jedes mögliche Ergebnis und - das ist ja das fantastische
    > an ihnen - gleichzeitig.
    > Bei einer normalen Brute Force-Attacke zum Beispiel würde man
    > hintereinander jedes mögliche Passwort ausprobieren und nach jedem Schritt
    > ein Ergebnis bekommen, das entweder "Passwort ist richtig" ODER "Passwort
    > ist falsch" ist. Ein Quantencomputer hingegen könnte aber jedes Passwort
    > gleichzeitig ausprobieren - würde demnach aber auch jedes Ergebnis
    > gleichzeitig ausgeben. Das Ergebnis ist also "richtig" UND "falsch"
    > (Superposition!). Um nun das eine gesuchte Ergebnis ("richtig") unter allen
    > möglichen Ergebnissen zu finden, muss man alle falschen loswerden - sie
    > herausfiltern. Und das tut man nun wie beim Synthesizer über Interferenz.
    > Man überlagert quasi Super-Ergebnis so, dass die Amplitude aller falschen
    > Ergebnisse auf Null sinkt und nur noch die des richtigen Ergebnisses übrig
    > bleibt, das man dann ablesen kann, zumindest mit einer gewissen
    > Wahrscheinlichkeit.

    In der Tat... das ergibt Sinn und klingt logisch sowie verständlich. Danke!

  6. Re: Phänomen des Messens / Eingreifens

    Autor: Elgareth 20.04.17 - 14:27

    Yeeeeeeeeha schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Man überlagert quasi Super-Ergebnis so, dass die Amplitude aller falschen
    > Ergebnisse auf Null sinkt und nur noch die des richtigen Ergebnisses übrig
    > bleibt, das man dann ablesen kann, zumindest mit einer gewissen
    > Wahrscheinlichkeit.

    Aber... woher weiss ich denn, wie ich überlagern muss, damit die FALSCHEN Ergebnisse wegfallen, und nicht das richtige? Klingt, als müsste ich schon wissen, welches von den Ergebnissen das richtige ist, bevor ich anfange, die falschen rauszufiltern?

    (Bei Synthesizern weiss ich, ich möchte Frequenz XY, nehm also alles ausser XY raus, soweit logisch. Aber bei ner Quantencomputeraufgabe weiss ich doch nicht, auf was ich filtern muss, bevor ich das richtige Ergebnis schon kenne...?)

  7. Re: Phänomen des Messens / Eingreifens

    Autor: Yeeeeeeeeha 20.04.17 - 14:44

    Elgareth schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Aber... woher weiss ich denn, wie ich überlagern muss, damit die FALSCHEN
    > Ergebnisse wegfallen, und nicht das richtige? Klingt, als müsste ich schon
    > wissen, welches von den Ergebnissen das richtige ist, bevor ich anfange,
    > die falschen rauszufiltern?

    Genau deshalb ist es ja so verdammt schwierig, funktionierende Quantencomputer zu bauen. ;)

    Yeeeeeeeeha - Nur echt mit 2^3 e
    Perl-Monk, Java-Trinker, Objective-C Wizard, PHP-Kiddie, unfreiwilliger FreeBSD-/Linux-Teilzeitadmin

  8. Re: Phänomen des Messens / Eingreifens

    Autor: Elgareth 20.04.17 - 15:12

    Mmhm, achso. Dachte da gäbs schon ne Lösung zu. Schwer interessant das Thema. :-)

  9. kein sicheres optimales Ergebnis möglich

    Autor: Anonymer Nutzer 20.04.17 - 18:15

    ... sondern nur ein praktikable, d.h. brauchbare Näherung.

    Und jedesmal wird ein anderes Ergebnis geliefert.
    Man muss daher sehr viele Event-Durchläufe fahren und dann einen Mittelwert bilden.

    Für absehbare Zeit besteht keine Gefahr für Excel oder banale Taschenrechner.

    .

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