Das EPR-Paradoxon

Das EPR-Paradoxon (Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon) ist ein Gedankenexperiment, das die scheinbar seltsamen und widersprüchlichen Eigenschaften der Quantenmechanik hinterfragt. Es wurde 1935 von Albert Einstein, Boris Podolsky und Nathan Rosen entwickelt, um aufzuzeigen, dass die Quantenmechanik in ihrer damaligen Form möglicherweise unvollständig ist und das Konzept der "verborgenen Variablen" erfordert, um bestimmte Phänomene zu erklären.

Im EPR-Paradoxon werden zwei Teilchen (zum Beispiel Elektronen) in einem gemeinsamen Quantenzustand (einem verschränkten Zustand) erzeugt. Diese Teilchen bewegen sich dann in entgegengesetzte Richtungen, oft über große Entfernungen. Die Quantenmechanik sagt voraus, dass die Messung eines bestimmten Eigenschaftsaspekts, wie etwa des Spins, bei einem der Teilchen sofort den Zustand des anderen Teilchens festlegt, unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen. Das bedeutet, dass die Information scheinbar sofort zwischen den Teilchen übertragen wird, schneller als das Licht – ein Verstoß gegen die Spezielle Relativitätstheorie.

Einstein und seine Kollegen argumentierten, dass dieses Verhalten der verschränkten Teilchen auf verborgene Variablen zurückzuführen sein sollte, die vor der Messung festgelegt sind und die Quantenmechanik lediglich als statistische Beschreibung dieser verborgenen Variablen dient.

In den 1960er Jahren entwickelte der Physiker John Bell jedoch das so genannte Bellsche Theorem, das zeigte, dass bestimmte statistische Korrelationen zwischen verschränkten Teilchen nicht durch lokale verborgene Variablen erklärt werden können. Experimente, die auf Bells Theorem basieren (z. B. von Alain Aspect in den 1980er Jahren), haben gezeigt, dass die Quantenmechanik tatsächlich die beobachteten Phänomene korrekt vorhersagt, einschließlich der sofortigen Zustandsänderung von verschränkten Teilchen.

Das EPR-Paradoxon zeigt die merkwürdige Natur der Quantenmechanik und die Nichtlokalität, die in verschränkten Systemen auftritt. Obwohl es immer noch Diskussionen über die Interpretation dieser Phänomene gibt, bleibt die Quantenverschränkung ein zentrales Merkmal der Quantenmechanik und hat Anwendungen in Bereichen wie Quantencomputing und Quantenkryptographie gefunden.