ETH-Computerspiel für die Quantenphysik

Die ETH Zürich und zehn andere Institute weltweit suchen die Unterstützung der Bevölkerung, um das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung zu überprüfen. Am 30. November können Interessierte mithelfen, indem sie ein Videospiel spielen. Schon Albert Einstein und Nils Bohr waren sich nicht einig über die «spukhafte Fernwirkung», wie Einstein sie nannte. Die Verschränkung ist ein rätselhaftes Phänomen, das sich aus der Quantenmechanik ergibt: Zwei verschränkte Teilchen, zum Beispiel Lichtteilchen (Photonen), bleiben miteinander verbunden, auch wenn sie sich über eine beliebige Distanz von einander entfernen. Veränderungen an einem Teilchen übertragen sich so augenblicklich auf das andere. Das aber widerspricht Einsteins Spezieller Relativitätstheorie, dass sich nichts schneller als das Licht bewegen kann.

Die Frage, ob in der mikroskopischen Welt der Atome und Photonen die Quantenmechanik oder die klassische Physik gültig ist, ist bis heute nicht abschliessend geklärt. Nun soll die Bevölkerung helfen, der Antwort auf diese Frage ein Stück näher zu kommen: Beim sogenannten Big Bell Test sollen möglichst viele Helfende als Zufallsgeneratoren mithelfen. Der Physiker John Bell schlug 1964 einen Test vor, um die Verschränkung zu überprüfen. Die Grundidee des Bell-Tests: Man verschränkt zwei Photonen und sollte dann aus der Beobachtung des einen Lichtteilchens auf den Zustand des anderen schliessen können. «Beim Bell-Test werden nun jeweils die beiden verschränkten Teilchen gleichzeitig gemessen, und wenn die Quantenmechanik korrekt ist, liegen die Messwerte der beiden Teilchen näher beieinander als dies gemäss der klassischen Physik möglich wäre", erklärte Andreas Wallraff von der ETH Zürich in einem Interview auf "ETH News».

Wichtig dabei sei, dass die Messungen zufällig erfolgen müssen. Bisher übernahm ein Gerät diese Zufälligkeit, das ebenfalls auf den Prinzipien der Quantenmechanik beruht. "Dadurch ergibt sich eine prinzipielle Unsicherheit: Es könnte theoretisch sein, dass dieses Gerät fehlerhaft funktioniert und die Resultate demnach nur scheinbar die Quantenmechanik bestätigen", so Wallraff. Deshalb sollen nun Menschen die Zufälligkeit bestimmen: Am Computer oder auf dem Handy können Freiwillige am 30. November ein Spiel spielen, das ein paar Minuten benötigt. Dabei erzeugen sie eine zufällige Abfolge von 0 und 1. Diese Daten gehen dann ans Institute of Photonic Science in Barcelona, das den Big Bell Test koordiniert und werden von dort an die elf beteiligten Labors verteilt. Wallraffs Team an der ETH Zürich wird wie auch die anderen Forschungsteams mithilfe dieser zufälligen Zahlenfolge Experimente durchführen. Er wäre allerdings erstaunt, wenn der Test nicht wieder zugunsten der Quantenmechanik ausfallen werde, verriet Wallraff im ETH-News-Interview.