Teleportation - Nur Film oder Innovative der Zukunft?

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Ursprung der Teleportation

3 Wie funktioniert Quantenteleportation?
3.1 Problem der Quantenteleportation und dessen Behebung
3.2 Teleportation eines Photons
3.2.1 Generierung eines verschränkten Photonenpaares
3.2.2 Teleportationsvorgang
3.2.3 Äquivalentisierung des Teleportationsphotons mit dem 10 Empfängerphoton

4 Probleme und Gefahren einer Teleportation

5 Fazit

1. Einleitung

Jeder hat schon einmal diese Worte aus der berühmten Science-Fiction-Serie „Raumschiff Enterprise“ gehört: „Beam me up, Scotty!“. Nach diesen Worten folgt ein Summen, worauf sich die Personen auf der Teleportationsplattform langsam auflösen und verschwinden. Teleportation ist die Übertragung eines Körpers von einem Ort zum anderen, indem dieser in seine Quanten zerlegt, mit einer sehr hohen Geschwindigkeit versendet und am Zielort wieder zusammengesetzt wird. Mit schneller als Lichtgeschwindigkeit quer über die Welt, zu anderen Planeten, ja wenn nicht gar durch das ganze Universum düsen – Eine zukünftige Möglichkeit, zu Reisen oder bloß Fiktion aus dem Fernsehen? Woher stammt diese überaus außergewöhnliche Idee des Beamens und wie weit ist die temporäre Forschung auf diesem Gebiet? Kann es zu Komplikationen kommen und gibt es spezielle Gefahrenquellen? Was passiert mit Geist und Seele bei einer Teleportation? Diese und weitere Fragen sollen in dieser Arbeit behandelt und beantwortet werden.

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2. Ursprung der Teleportation

Die Teleportation wurde erstmals in der Science-Fiction des neunzehnten Jahrhunderts in einem Buch des Autors Sydney Whiting erwähnt. In diesem wird die handelnde Person in Dampf aufgelöst und zu einer anderen Sonne transportiert [1; S.63]. Hier sind schon die ersten Andeutungen von Personentransport durch die Zerlegung eines Körpers, Transport und späteres Wiederaufbauen von diesem erkennbar. Des weiteren ist auch Charles Hoy Fort eine wichtige Persönlichkeit, welcher nämlich den Begriff der Teleportation 1931 erstmals in einem seiner Bücher über übernatürliche Vorgänge benutzt [2, S.6f].

In den Folgejahren ab 1960 folgt nun die Benutzung des sogenannten „Transporters“ in der von Gene Roddenberry geschaffenen Science-Ficiton-Serie Star Trek, welche die Teleportation erstmals bekannt gemacht hat.

Begründer der Quantenteleportation waren sechs Physiker, William Wootters, Gilles Brassard, Richard Josza, Asher Peres, Charles H. Bennett,und Claude Crepeau, welche 1993 ihre Erkenntnisse zur dieser in den Physical Review Letters veröffentlicht haben [3].

Dr. Anton Zeilinger, Universitätsprofessor an der Universität in Wien, welcher in einem Experiment 1997 den Quantenzustand eines Photons verändert und dieses dann übertragen hat, ist der aktuelle Vertreter der Forschung im Bereich der Teleportation.

3. Wie funktioniert Quantenteleportation?

3.1 Problem der Quantenteleportation und dessen Behebung

Bei Star Trek sieht alles so einfach aus. Ein Hebel gedrückt und schon von einem Ort zum Anderen. In Wahrheit aber ist (Quanten-) Teleportation ein hoch kompliziertes Verfahren, welches manchmal schon die Vorstellungskraft eines Menschen übersteigt. Dies tut auch das Heisenbergsche Unbestimmtheitsprinzip, welches ein zu bewältigendes Problem der Quantenteleportation darstellt. Dieses, welches von Werner Heisenberg 1927 formuliert wurde, besagt, dass man den Ort und den Impuls eines Objektes nicht gleichzeitig exakt bestimmen kann. Hier ist als Objekt das Quant gemeint. Es ist unmöglich, eine Messung beider Faktoren gleichzeitig anzustellen und ein genaues Ergebnis zu messen, da dieses Quant „an allen Orten präsent ist, die physikalisch möglich sind“ [4]. Der gültige Umkehrschluss besagt, dass beide Faktoren gleichzeitig gemessen werden können, aber dies nur bei Inkaufnahme von einer gewissen ´´Unschärfe``, also von Messfehlern angewendet werden kann [5].

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Grafik 2: Ein Versuch, darzustellen, dass sich das Quant überall gleichzeitig befinden kann

Es scheint aber bei einer Quantenteleportation entscheidend zu sein, dass wir alle Quanten des zu teleportierenden Objektes messen und analysieren, um diese Daten an den Empfänger zu übermitteln, damit dieser das Objekt wiederherstellen kann. Also auf den ersten Blick ein Problem.

Hierbei soll aber die Quantenverschränkung Abhilfe schaffen. Diese wurde von den bereits oben genannten Mitbegründern der Quantenteleportation für diesen Zweck entdeckt und umgeht das Heisenbergsche Unbestimmtheitsprinzip.

Zwei Photonen gelten als verschränkt, wenn auf subatomarer Ebene eine Verbindung miteinander eingegangen sind. Wenn man bei einem der verschränkten Photonen eine Änderung der Eigenschaften vornimmt, ist dies sofort auch an dem Partnerphoton ersichtlich. Das eigenartige ist, dass es keine zeitliche Verzögerung der Datenübermittlung gibt, was bedeuten würde, dass das veränderte Photon 1 mit einer größeren Geschwindigkeit als Lichtgeschwindigkeit die Informationen an Photon 2 übermittelt, welches dem heutigen Stand der Forschung nach nicht möglich ist [6].