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Man kann im Prinzip alle Quanten bzw. deren Eigenschaften verschränken, also etwa Elektronen oder sogar Atome. Am häufigsten werden Photonen verschränkt, unter anderem deshalb, weil sie sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten und man sie mit Glasfaserkabeln über weite Strecken transportieren kann.
| Spezielle Kristalle können aus einem energiereichen Photon zwei verschränkte Photonen mit halber Frequenz und somit halber Energie machen. |
Die gängigste Methode zur Erzeugung verschränkter Quanten besteht darin, UV-Licht durch einen speziellen Kristall zu schicken. Hin und wieder zerfällt dabei eines der UV-Photonen in zwei rote Photonen mit halber Frequenz. Die Polarisationen dieser beiden neuen Photonen sind verschränkt: Ist das eine vertikal polarisiert, muss das andere horizontal polarisiert sein und umgekehrt. Eine theoretische Möglichkeit, die sich sehr gut für Gedankenexperimente eignet (siehe EPR-Paradoxie), ist folgende: Man lässt ein Teilchen mit Spin 0 in zwei Teilchen mit Spin Vi zerfallen, zum Beispiel in 2 Elektronen (folgende Abb.).
Auf Grund der Drehimpulserhaltung müssen deren Spins immer in die Gegenrichtung zeigen: `1/2 + (-1/2) = 0`. Die Spins der Teilchen sind nicht unabhängig voneinander und somit verschränkt (F8).
| Ein Teilchen mit Spin 0 (a) zerfällt in zwei Teilchen mit Spin `1/2`. Bei einer Messung der Spins gibt es nur zwei Möglichkeiten (b und c), weil der Gesamtdrehimpuls immer 0 bleiben muss. |
Es dauerte bis 1982, also fast 50 Jahre, bis Alain Aspect die EPR-Paradoxie im Experiment überprüfen konnte. Dabei wurden verschränkte Photonen verwendet, deren Polarisationsrichtung immer normal aufeinander steht. Der Witz an diesem Experiment ist der, dass man erst nach dem Abflug der Teilchen über einen superschnellen optischen Schalter einstellt, welchen Weg diese einschlagen (1 oder 2) und durch welchen Filter sie somit fliegen. Die Teilchen können, da sie ja selbst mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, nicht mehr „kommunizieren“. Trotzdem zeigt sich, dass die Polarisation der Photonen immer normal aufeinander steht.
| Schematischer Aufbau des Experiments von Aspect. Auf jeder Seite befinden sich ein vertikal und ein horizontal eingestellter Polfilter. |