Das EPR-Paradoxon beschreibt ein System aus zwei Teilchen, die unter sich zu Anfang direkt miteinander wechselwirken und sich darauf weit voneinander entfernen. Beispiel: ein Paar oder ein Teilchen erhalten als Position und Geschwindigkeit (x0, v) und (x0,-v), d. h. ein Paar von Teilchen, die zu gegebener Zeit sich an der gleichen Position befinden wirken allerdings genau ihren Geschwindigkeitsvektoren entgegen. Nach einiger Zeit würde das Teilchenpaar durch einen großen Abstand voneinander getrennt werden und die Messung kann auf jeden von ihnen unabhängig angewendet werden. Es erscheint daher paradox, dass zwei komplementäre Observable eines Teilchens gleichzeitig gemessen und bestimmt werden können – die eine etwa direkt durch Messung, die andere indirekt durch Messung - ein Widerspruch zu der bekannten Heisenbergschen Unschärferelation.
Spätere Experimente bestätigten allerdings die Heisenbergsche Unschärferelation, wodurch das EPR-Paradoxon zur Überraschung vieler als ungültig erklärt wurde. Mathematisch gesehen verursachte es keine Probleme wie den Zusammenbruch der Wellenfunktion durch eine momentane Messung. Aus physikalischer Sicht war dies schwieriger zu begreifen, da es bedeutete, dass der Status sich sofort zwischen den beiden Teilchen veränderte. Das wurde sofort als eine Chance zur FTL-Kommunikation angesehen: durch eine Messung an einem Teilchen die zu einem sofortigen Wechsel in des Remote-Teilchens führen würde, wäre damit die Übertragung eines Bit an Information möglich. Eine detaillierte mathematische Analyse dieses Szenario zeigte jedoch, dass aufgrund der Natur von Quanten-Teilchen nur Rauschen übertragen werden würde.
Genau hier setzte Li Azbel an, um das Problem aus einer ungewöhnlichen Perspektive zu betrachten: Sie argumentierte, dass, obwohl der Ausgang der Übertragung reines Rauschen war, eben diese Struktur des Rauschens verwendet werden könnte, um Informationen zu kodieren. Tatsächlich war es bekannt, dass die Bifurkationskaskade eine rein chaotische Zeitreihe eine universelle Struktur hatte, welche durch die Feigenbaum-Konstante geregelt wurde. Unter einer parametrischen Familie von Funktionen - genannt: logistische Karten, wenn im Intervall [0,1] definiert ist, gab es einen Parameter und einen ersten Zustand der Karte, die jede beliebige zufällige Zahl generieren konnte. Li Azbel betrachtete das Problem von der anderen Seite, d. h. bei einer endlichen, chaotischen Reihenfolge, wie kann man zum ursprüngliche Zustand zurückkehren? Durch die Verwendung einer maximalen entropischen Analyse auf Basis der Shannon-Fano-Kodierung entwickelte sie eine Möglichkeit, dieses inverse Problem zu lösen. Darüber hinaus hat sie bewiesen, dass durch sorgfältige Modulation der Messmethodik, vor allem durch bewusstes Einbringen eines Störrauschens in den Messvorgang selbst, die Struktur dieser Störung sofort auf die Messvorgänge zum anderen Quantum übertragen wird.
Das Verfahren lautete: Ein Bit wird auf die anfänglichen Bedingungen der logischen Reihe, die zu einem chaotischen Muster führt, aufgespielt. Diese Störsequenz wird dann zur Modulation der Messungen an einer Folge von verschränkten Teilchen durchgeführt. Gleichzeitig werden Messungen an einer weit entfernten, aber zugehörigen gebundenen Teilchenfolge gemacht und dort die Störsequenz decodiert. Danach wird auf diese Sequenz die maximale Entropie-Analyse ausgeführt, um die Ausgangsbedingung der logischen Folge herauszufinden und somit das aufmodulierte Informationsbit wieder zu isolieren. Das gesendete Störrauschen steht mit dem gemessenen Rauschen in keinerlei Beziehung! Die einzige Gemeinsamkeit besteht darin, dass sie über das gleiche Chaosmuster verfügen. Das ist die Information, die augenblicklich und unabhängig von jeder Entfernung, übermittelt wird.
Wie bereits erwähnt, wurde diese theoretische Erkenntnis ursprünglich als zu schön um wahr zu sein deklariert. Das Azbel-Wüthrich Experiment verwendet eine sehr ähnliche Einrichtung wie beim alten Aspect-Experiment und es war ein historischer Moment, als der erste Smiley :-) über diesen Kanal gesendet wurde. Im Anschluss daran verfielen die Konzerne in einen großen Goldrausch, wer als erster diese Erkenntnis industriell und kommerziell umsetzen würde.
Das Ergebnis dieser Begeisterung ist der bekannte Flüssigkeits-Router, "das" Fundament universeller Kommunikation, wie wir sie heute kennen. Abgesehen von mathematisch-physikalischen Details, ist der Aufbau eines solchen Routers täuschend einfach. Der erste Schritt des Herstellungsprozesses ist die Schaffung eines verschränkten Quantenzustands. Man nutzt suprafluides Helium-4, in dem die Heliumatome natürlicherweise gemäß am Bose-Einstein-Kondensats gebundene Quantenpaare bilden. Ein Tröpfchen dieses Helium-4 wird dann sorgfältig halbiert. Ab diesem Moment sind die beiden Tröpfchen, bzw. die darin enthaltenen Heliumatome, fest miteinander verbunden. Beide Tropfen werden in zwei Router eingesetzt, welche die notwendigen Mechanismen zur Codierung und Decodierung eines Bytestream mittels Quantenmessungen an den Atomen des Tropfens durchführen. Von diesem Zeitpunkt an sind diese beiden Router unabhängig von ihrer Trennung miteinander verknüpft. Ein Raumpilot wird von einem Netzprovider immer ein Routerpaar kaufen. Der eine Router ist für das Raumschiff, der andere wird mit dem Backbone des Netzproviders verbunden, der wiederum andere tausende anderer Router miteinander verbindet, so dass ein dezentrales Netzwerk entsteht, durch das Informationen durch viele Router und über viele Netzprovider fließen können. Diese Netzarchitektur ist dem antiken "Internet" sehr ähnlich.
Die einzige Einschränkung dieses Kommunikationssystem liegt in der Kapazität des Kanals. Die Herstellung des suprafluiden Helium-4 ein sehr teurer Prozess. Ferner sind für jedes Informationsbyte viele Heliumatome notwendig, um eine statistisch relevante Zufallsfolge zu erzeugen. Dieses Sequenzierung von Zufallsfolgen limitiert die Bandbreite sehr stark und erlaubt ausschließlich die Übertragung von x Bytes/Sek. Die Menge an gesendeten Daten beruht weiterhin auf der Anzahl der zur Verfügung stehenden gebundenen Helium-Atome und begrenzt so die Gesamtmenge der Daten, die mit einem Routerpaar gesendet werden können.
FTL-Kommunikations-Dienste haben sich seit ihrer Einführung vor einigen Jahrhunderten in jeden Winkel des EVE-Universums ausgebreitet. Die Dienstleistungen und Router, die Eigentum von unabhängigen Unternehmen sind, stehen unter permanenter Kontrolle einer CONCORD-Unterabteilung, um Sicherheit und Privatsphäre der Kommunikationskanäle sicherzustellen und zu garantieren, dass die Unternehmen sich an alle Vorschriften und Standards halten. Der hart umkämpfte Wettbewerb auf dem Telekommunikationsmarkt macht es günstig, effizient und zuverlässig zu sprechen, Daten zu übertragen und Geschäfte auszuführen, selbst wenn die Gesprächspartner Lichtjahre voneinander entfernt sind.
Keine Kommentare:
Kommentar veröffentlichen