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Quanten und Relativitätstheorie: Verschränkte Photonen auf dem Plattenspieler

Gelten die Quantenregeln auch in beschleunigten Bezugssystemen? Fachleute hoffen auf verräterische Anomalien, die den Weg zur Quantengravitation weisen.
Lichtpunkte, die sich auf konzentrischen Kreisen bewegen.Laden...

Auf der Suche nach einem Mittel gegen die bisher unauflösbaren Widersprüche zwischen den beiden fundamentalen physikalischen Theorien über das Universum hat eine Arbeitsgruppe um Daniele Faccio und Miles J. Padgett ein Quantenexperiment auf einen Drehtisch gestellt. Der Sinn des Experiments: herauszufinden, ob die Regeln der Quantenmechanik in beschleunigten Bezugssystemen ebenso gelten wie in klassischen Inertialsystemen. Wie das Team nun in den »Physical Reviews Letters« berichtet, entspricht das Ergebnis genau jenem, das man nach den Regeln der Quantenmechanik erwartet. Das klingt zwar nicht nach einer besonders aufregenden Erkenntnis, aber die Autoren sehen den Versuch als ersten Schritt in die richtige Richtung. Fachleute hoffen, dass sich in beschleunigten Bezugssystemen – zum Beispiel nahe einem Schwarzen Loch – irgendwann Effekte zeigen, die den Weg zur Vereinigung von allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik weisen.

Die Arbeitsgruppe testete den Hong-Ou-Mandel-Effekt, bei dem miteinander verschränkte Photonen quantenmechanisch interferieren, auf der Suche nach, wie sie schreibt, »nichttrivialem oder unerwartetem Verhalten«. Dabei ließ sie das Experiment mit bis zu 25 Umdrehungen pro Minute rotieren, während eines der Photonen gegen, das andere mit der Rotationsrichtung den Versuchsaufbau umlief. Die Quantenmechanik macht extrem präzise Vorhersagen darüber, wie die Drehung Ankunftszeiten und Interferenz beeinflusst, und Padgett und Faccio suchten nach Abweichungen, die einen Einfluss des Bezugssystems auf die Unterscheidbarkeit beider Photonen verraten hätten. In dem Versuch zeigten sich keine ungewöhnlichen Befunde, doch das stört die Autoren nicht: Das Prinzip sei viel versprechend, man könne den Versuchsaufbau für einen relativistischen Test der Quantenphysik mit Hilfe von Satelliten im Erdorbit nutzen.

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