Nein, damit konnte er sich nicht anfreunden. Als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnete Albert Einstein die Aussagen der Quantenmechanik und ging davon aus, dass mit der Theorie, an deren Aufbau er selbst maßgeblich beteiligt war, etwas nicht stimmen könne. Denn was die Gleichungen ihm und seinen Kollegen über eine Eigenschaften der kleinen Teilchen erzählten, widersprach anscheinend dem grundlegenden Postulat seiner speziellen Relativitätstheorie.

Nach diesem gibt es absolut keine Möglichkeit für ein Teilchen oder Signal, sich schneller als das Licht im Vakuum zu bewegen. Und doch behauptete die Quantentheorie, dass unter bestimmten Bedingungen eng miteinander verbandelte Teilchen über beliebige Entfernungen hinweg sofort von einer Änderung im Zustand des Partners erfuhren. Ohne Verzögerung. Ohne Tempolimit. Scheinbar ohne Rücksicht auf die Relativitätstheorie. Das musste einfach verkehrt sein, glaubte Einstein.

Seltsame Verschränkung

Und irrte. Denn in den vergangenen Jahren haben nicht nur Rechnungen die unglaubliche Verbundenheit so genannter verschränkter Systeme bestätigt, sondern auch eine überzeugende Anzahl von Experimenten. Dabei spalten Physiker beispielsweise mit nichtlinearen optischen Kristallen ein energiereiches Photon in zwei langwelligere Abkömmlinge. Die entstehenden Photonen sind jedoch nicht völlig unabhängig voneinander, sondern über die seltsame Verschränkung weiterhin miteinander verbunden. So können sie gemeinsam über eine senkrechte und eine horizontale Polarisation verfügen – beide Zustände sind in typisch quantenmechanisch unbestimmter Weise miteinander überlagert.

Reiseroute
© NASA Earth Observatory
(Ausschnitt)
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Erst bei einer Messung nimmt das eine Photon eine Polarisationsrichtung an, und im selben Moment übernimmt sein Partner die andere Polarisation. Bloß … woher weiß das zweite Photon, was beim ersten passiert ist? Zumal die beiden Meter, Kilometer oder gar Lichtjahre voneinander entfernt sein können und die Entscheidung dem Partner dennoch sofort bekannt ist. Steckt etwa ein mysteriöser Bote dahinter, den die Physiker noch nicht kennen, der aber mit Überlichtgeschwindigkeit vom gemessenen Teilchen zum verschränkten Partner saust?

Dieser Hypothese wollten die Physiker um Daniel Salart von der Université de Genève experimentell nachgehen. Und so schickten sie in ihrem Versuch verschränkte Photonen durch Glasfaserstränge in annähernd entgegengesetzten Richtungen auf gleich weite Reisen. Während das eine Photon von Genf aus nach Satigny an der französischen Grenze flog, wanderte das andere nach Jussy auf der gegenüberliegenden Seite des Genfer Sees. Rund 18 Kilometer Luftlinie trennte die beiden Partner dann, gemessen an der Länge der Glasfaserleitung hatte jedes Photon sogar 17,5 Kilometer zurückgelegt. Am Ziel angekommen wurden sie schließlich in Interferometern auf ihre Verschränkung überprüft.

Alternative Erklärungsversuche

Das Ergebnis entsprach den Erwartungen: Die verschränkten Paare reagierten stets sofort auf Veränderungen. Oder wenigstens so schnell, dass der hochmoderne Messaufbau der Schweizer Wissenschaftler keine Verzögerung feststellen konnte. Was bedeutete, dass ein geheimer Bote mindestens 10 000 Mal schneller als das Licht sein müsste, um die Nachricht von der Messung am ersten Photon und deren Ergebnis rechtzeitig dem zweiten Photon mitzuteilen. Und um nicht versehentlich ihr Experiment in einer für den Boten ungünstigen Ausrichtung durchgeführt zu haben, ließen die Physiker den Versuch zu jeder Tages- und Nachtzeit laufen. Womit durch die Erdrotation die gedachte Verbindungsachse zwischen den Photonen praktisch in jede Richtung gezeigt hat.

Für das Modell mit dem superschnellen Boten sieht es folglich schlecht aus. Er müsste einfach so unglaublich schnell sein, dass die alternativen Erklärungsangebote der Quantenphysik sehr viel glaubwürdiger wirken. Danach sind die geteilten Eigenschaften eines verschränkten Paares in einer gemeinsamen Wellenfunktion verpackt, die sich beliebig weit erstreckt. Verschränkte Teilchen sind somit keine isolierten Individuen, sondern in gewissem Maße ein einziges Teilchen. Darum beeinflusst eine Messung nicht nur das Photon vor Ort, sondern zugleich die Wellenfunktion, die es mit dem Partnerphoton gemeinsam hat und die dabei kollabiert. Erst dann sind beispielsweise vertikale und horizontale Polarisation eindeutig auf die beiden Photonen aufgeteilt. Ganz ohne Boten. Aber irgendwie doch ziemlich unheimlich.