Abo
  • Services:

Quantenphysik: Quantenmechanik ist wahrscheinlich nicht hyperkomplex

Bei der Untersuchung alternativer Theorien zur Quantenmechanik konnten Forscher eine alternative Theorie in einem Experiment widerlegen. Das letzte Wort ist allerdings noch nicht gesprochen.

Artikel veröffentlicht am ,
Ein komplexer Aufbau wies nach, dass die Quantenmechanik nicht hyperkomplex ist.
Ein komplexer Aufbau wies nach, dass die Quantenmechanik nicht hyperkomplex ist. (Bild: Nature)

Die Quanten kommen: Alles Wissenswerte über Quantenthemen erfahren Sie auch auf der Konferenz von Golem.de am 23. Juni in Berlin!


Die Quantenmechanik ist eines der komplexeren Felder der Physik, und das gilt auch im mathematischen Sinn. Ein Forscherteam aus Österreich, den USA und Kanada ist beim Verständnis der Quantenmechanik einen entscheidenden Schritt weitergekommen: Es hat ein Experiment entwickelt, mit dem sich hyperkomplexe Wellenfunktionen nachweisen lassen sollten, wie Nature berichtet.

Stellenmarkt
  1. SICK AG, Waldkirch bei Freiburg im Breisgau
  2. L-Bank Staatsbank für Baden-Württemberg, Karlsruhe

Die Grundlage der Quantenmechanik ist die Beschreibung des Verhaltens von Wellenfunktionen. Schon in der Anfangszeit der Quantenmechanik stellte sich heraus, dass dafür Gleichungen mit komplexen Zahlen benötigt werden, um die beteiligten Größen der Realität entsprechend beschreiben zu können. Die Wahl der komplexen Zahlen ist dabei willkürlich. Es ist durchaus denkbar, dass die Wellenfunktionen mit hyperkomplexen Zahlenkonstrukten, wie Quaternionen, beschrieben werden müssten, bei denen zu der komplexen Zahl i noch ein j und ein k hinzukommen.

A und B ist nicht immer B und A

Bei ihrem Experiment nutzen die Forscher aus, dass nicht alle Operationen in der Quantenmechanik umkehrbar sein müssen. Die Forscher drehen zunächst die Polarisationsebene eines Photons mit einem Flüssigkristall um 180 Grad in eine Richtung (A) und anschließend mit Hilfe eines Metamaterials mit negativem Brechungsindex wieder zurück (B). Entsprechend der normalen Quantenmechanik sollte es egal sein, in welcher Reihenfolge die beiden Bauteile durchlaufen werden.

In der mathematischen Beschreibung der Quantenmechanik entspricht das Durchlaufen der beiden Bauteile jeweils einer mathematischen Operation A und B, die in der Berechnung nacheinander ausgeführt werden müssen. Allgemein kann in der Mathematik der Quantenmechanik aber nicht erwartet werden, dass die Operation A nach B das gleiche Ergebnis hat wie B nach A. Der Unterschied zwischen beiden Reihenfolgen wird Kommutator genannt und ist in diesem Fall null, wenn die Wellenfunktion komplex ist. Es ergibt sich aber aus der Mathematik, dass der Kommutator nicht null sein kann, wenn die Wellenfunktion tatsächlich hyperkomplex ist.

Der Detektor blieb im Dunkeln

Die beiden Bauteile A und B wurden von den Forschern in ein Interferometer so eingebaut, dass sich die beiden Wellenfunktionen auslöschen und folglich keine Photonen am Detektor ankommen dürften. Nur wenn die Wellenfunktionen tatsächlich hyperkomplex sind, würde sich die Wellenfunktion verändern und die Auslöschung durch das Interferometer wäre nicht mehr perfekt. Aber das Ergebnis des Experiments war negativ, im Rahmen der Messungenauigkeit.

Das letzte Wort ist damit noch nicht gesprochen. Die Forscher haben mit Absicht zwei möglichst unterschiedliche Wege benutzt, um die Phase zu drehen, damit ein möglicher hyperkomplexer Anteil der Wellenfunktion zum Tragen kommt. Aber es könnte sich immer noch herausstellen, dass das ausgerechnet bei diesem Experiment nicht der Fall ist. In jedem Fall können Forscher bei der Berechnung von Wellenfunktionen von Photon künftig davon ausgehen, dass die Drehung der Phase mit Flüssigkristallen und Metamaterialien mit negativem Brechungsindex keine hyperkomplexen Wellenfunktionen erfordert.



Anzeige
Top-Angebote
  1. (-88%) 2,49€
  2. (-77%) 11,49€
  3. 111€
  4. 55,11€ (Bestpreis!)

T-Complete 04. Mai 2017

Naja johnsonmonsen sagte ja schon, es sei etwas OffTopic und hat sich auf die $R^3...


Folgen Sie uns
       


AMD Ryzen 7 2700X - Test

Wie gut ist der Ryzen-Refresh? In Anwendungen schlägt er sich sehr gut und ist in Spielen oft überraschend flott. Besonders schön: die Abwärtskompatibilität.

AMD Ryzen 7 2700X - Test Video aufrufen
P20 Pro im Kameratest: Huaweis Dreifach-Kamera schlägt die Konkurrenz
P20 Pro im Kameratest
Huaweis Dreifach-Kamera schlägt die Konkurrenz

Mit dem P20 Pro will Huawei sich an die Spitze der Smartphone-Kameras katapultieren. Im Vergleich mit der aktuellen Konkurrenz zeigt sich, dass das P20 Pro tatsächlich über eine sehr gute Kamera verfügt: Die KI-Funktionen können unerfahrenen Nutzern zudem das Fotografieren erleichtern.
Ein Test von Tobias Költzsch

  1. Android Huawei präsentiert drei neue Smartphones ab 120 Euro
  2. Wie Samsung Huawei soll noch für dieses Jahr faltbares Smartphone planen
  3. Porsche Design Mate RS Huawei bringt 512-GByte-Smartphone für 2.100 Euro

Dell XPS 13 (9370) im Test: Sehr gut ist nicht besser
Dell XPS 13 (9370) im Test
Sehr gut ist nicht besser

Mit dem XPS 13 (9370) hat Dell sein bisher exzellentes Ultrabook in nahezu allen Bereichen überarbeitet - und es teilweise verschlechtert. Der Akku etwa ist kleiner, das spiegelnde Display nervt. Dafür überzeugen die USB-C-Ports, die Kühlung sowie die Tastatur, und die Webcam wurde sinnvoller.
Ein Test von Marc Sauter und Sebastian Grüner

  1. Ultrabook Dell hat das XPS 13 ruiniert
  2. XPS 13 (9370) Dells Ultrabook wird dünner und läuft kürzer
  3. Ultrabook Dell aktualisiert XPS 13 mit Quadcore-Chip

NUC8i7HVK (Hades Canyon) im Test: Intels Monster-Mini mit Radeon-Grafikeinheit
NUC8i7HVK (Hades Canyon) im Test
Intels Monster-Mini mit Radeon-Grafikeinheit

Unter dem leuchtenden Schädel steckt der bisher schnellste NUC: Der buchgroße Hades Canyon kombiniert einen Intel-Quadcore mit AMDs Vega-GPU und strotzt förmlich vor Anschlüssen. Obendrein ist er recht leise und eignet sich für VR - selten hat uns ein System so gut gefallen.
Ein Test von Marc Sauter und Sebastian Grüner

  1. NUC7CJYS und NUC7PJYH Intel bringt Atom-betriebene Mini-PCs
  2. NUC8 Intels Mini-PC hat mächtig viel Leistung
  3. Hades Canyon Intel bringt NUC mit dedizierter GPU

    •  /