Verschränkte Photonen – Messung der Korrelationsfunktion

Alice und Bob können erst durch den Vergleich ihrer Zufallsmuster die Korrelation ihrer experimentell ermittelten Messdaten als Funktion der Winkeldifferenz (ß−α) bestimmen. Dazu überlagern wir die entsprechenden Zufallsmuster, zählen für jede Winkeldifferenz die Kombination Weiß-Weiß plus Schwarz-Schwarz und ziehen davon die Anzahl der grauen Kästchen ab.
Wie viele Messergebnisse von Alice und Bob übereinstimmen, hängt von der Differenz der Winkel der beiden Polarisationsdreher ab. Wir erhalten für identische Winkel totale Korrelation und für die Winkeldifferenz 90° totale Antikorrelation. Für 45° sind die Messergebnisse unkorreliert.

Vergleichen wir die experimentell ermittelte Korrelation (weiße Punkte) mit der theoretischen Vorhersage der Quantenmechanik (rote Kurve), ergeben sich nach 64 Messungen zwar noch kleine Abweichungen, aber insgesamt erkennen wir bereits eine gute Übereinstimmung.
Im tatsächlichen Experiment werden ca. 100.000 Photonen pro Sekunde gemessen. Theorie und Experiment stimmen dann überein und stellen beide die Korrelationsfunktion von |Ω> dar.

Die Korrelationsfunktion beschreibt den Zusammenhang zwischen Alice und Bobs Messergebnissen. Hierbei zeigt sich der Unterschied zwischen Korrelation und Information: Information visualisieren wir als Schachbretter, Korrelation als Übereinanderlegen der Schachbretter. Korrelation wird unmittelbar, ohne Zeitverzug bei Alice und Bob durch die Messung erzeugt. Für das experimentelle Feststellen der Korrelation müssen Alice und Bob aber die digitale Information über ihre Messdaten austauschen. Dies ist nur mit Zeitverzug und nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit möglich. Können wir die Korrelation in der Quantendimension in der Zukunft technisch nutzen?