Verschränkte Photonen – Visualisierung des Messprozesses

Die rotationssymmetrische Schwingung Omega wirft bei „Projektion“ aus der Quantendimension in die dreidimensionale Welt zwei „Schatten“, die Alice und Bob bei ihrer Messung als Wahrscheinlichkeitsverteilung für Transmission (weißer Ring) und Reflexion (schwarzer Ring) in jeder Winkelstellung des Polarisationsdrehers wahrnehmen. Bei der Abbildung des drehenden Rades auf die Wahrscheinlichkeit geht die Phase als Dimension verloren.

Nun betrachten wir den Messprozess von Alice und Bob genauer und konzentrieren und zunächst auf die Perspektive von Alice. Wir interessieren uns dafür, welche Auswirkung Alice Messung auf Bobs Messung hat. Alice wählt zunächst ihre horizontale und vertikale Messachse durch eine von ihr bestimmte Winkelstellung des Polarisationsdrehers. Die Winkelstellung von Bobs Polarisationsdreher ist für die folgende Diskussion vorerst unerheblich.

Das verschränkte Photonenpaar Omega tritt durch die Messung in der von Alice gewählten Messachse in Wechselwirkung mit den Detektoren „Weiß“ und „Schwarz“. Vor der Messung ist Omega aus Alices Perspektive eine Überlagerung von zwei vertikal und zwei horizontal polarisierten Photonen (vgl. die rot/braunen Doppelpfeilpaare). Für das Ergebnis „Weiß“ (□) oder „Schwarz“ (■) gibt es jeweils die Wahrscheinlichkeit von ½. Vor der Messung steht das Ergebnis noch nicht fest – beide Möglichkeiten überlagern sich zu einer gemeinsamen Schwingung.

Misst Alice „Weiß“(□) gleich Transmission heisst das, dass sich das Photon in Bezug auf Alice Messachse als vertikal polarisiert gezeigt hat. Bei „Schwarz“ (■) gleich Reflektion war das Photon horizontal polarisiert. Anders ausgedrückt: Die Messung ist quasi die Projektion des Photons entweder auf die vertikale oder die horizontale Komponente.
Alice misst wieder – und ihr Detektor „Schwarz“ (■) registriert ein Photon.
1. Das gemessenes Photon war horizontal polarisiert.
2. Der vertikale Anteil des Photonenpaars ist zerstört.
3. Das übriggebliebene Photon des Photonenpaars hat die gleiche horizontale Polarisationsrichtung wie das Photon von Alice
4. Bobs ovalförmige Wahrscheinlichkeitsverteilung beschreibt nun die Beobachtungswahrscheinlichkeit eines horizontal polarisieren Photons.

Alice Wahl der Messachse hat gemäß der Quantenmechanik unmittelbar und ohne zeitliche Verzögerung Einfluss auf Bobs mögliches Messergebnis. Alice kann nicht beeinflussen, ob sie das Ergebnis Schwarz oder Weiß erhält. Nach der Messung kann Alice aber mit Sicherheit sagen, wie Bobs Photon polarisiert sein wird. Doch ob Bob Schwarz oder Weiß misst, kann sie erst durch Vergleichen der Messergebnisse feststellen, da Bob seine Messachse ebenfalls frei wählen kann.