Beam me up, Scotty!

Lässt sich Materie an einen anderen Ort übertragen? Oder zumindest ihr Bauplan?

In der Fernsehserie „Raumschiff Enterprise“ wird regelmäßig ein Team von Raumfahrern vom Ingenieur Scotty in Sekundenschnelle von einem Transporterraum auf eine Planetenoberfläche „gebeamt“. Wissenschaftlich scheint klar zu sein, dass so etwas niemals möglich sein wird. Nach den von Werner Heisenberg im Jahr 1927 gewonnenen Erkenntnissen ist es unmöglich, von einem Atom sowohl Energiezustand als auch Bewegungsimpuls gleichzeitig zu messen. Schon gar nicht lassen sich demnach beide Messwerte aller fünf bis zehn Quatrilliarden Atome eines Menschen in Information umwandeln, um diese an einen anderen Ort zu übermitteln.

Albert Einstein war jedoch mit dieser „Heisenberg’schen Unschärferelation“ unzufrieden. Schon 1935 behauptete er, es müsse im Universum eigenartige Fernwirkungen geben, bei denen beispielsweise Lichtteilchen (Photonen) aus derselben Lichtquelle miteinander „verschränkt“ sein können. Verschränkung bedeutet, dass sich die Eigenschaften der beiden Teilchen gegenseitig aufheben – schwingt eines vertikal, schwingt das andere horizontal. Wenn nun diese Teilchen, etwa von einem Laserstrahl, weit voneinander entfernt werden, reagieren sie trotzdem absolut gleichzeitig, wie es der Wiener Quantenphysiker Anton Zeilinger in mehreren Experimenten demonstrierte, zuletzt zwischen der Kuffner-Sternwarte in Wien-Ottakring und den Twin Towers am Wienerberg über eine Distanz von etlichen Kilometern.

Eigentlich würde eine Informationsübermittlung bestenfalls mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen, also ein paar Sekundenbruchteile später. Die räumlich weit entfernten Änderungen der Teilchen erfolgen aber absolut gleichzeitig, wie wenn die Information entweder mit Überlichtgeschwindigkeit übermittelt würde – was von der Physik als unmöglich angesehen wird – oder die beiden Teilchen eben irgendwie miteinander verbunden wären. „Man kann keine Information schneller als mit Lichtgeschwindigkeit übertragen, da sie sozusagen verschlüsselt ankommt, und der Schlüssel zur Entschlüsselung kommt nur mit Lichtgeschwindigkeit“, erklärt Zeilinger.

Die Experimente gehen seither weiter, jedoch findet dabei keine Übertragung von Materie statt, sondern eine Weitergabe von einer Art Information. In Zukunft könnten damit extrem schnelle Computer und äußerst sichere Datenverschlüsselungssysteme entwickelt werden. „Beide Photonen haben nach geglückter Teleportation dieselbe Information und können sie zum Entschlüsseln verwenden. Das ist die Grundidee der Quantenkryptografie“, so Zeilinger.

Während man inzwischen schon über Anwendungen nachdenkt, ist es bemerkenswert, dass die Experten sich zwar sicher sind, dass es das Phänomen der Verschränkung von Teilchen gibt, dass aber noch niemand wirklich versteht, was dieser Zustand eigentlich bedeutet. Wird es einmal möglich sein, die Information, den Bauplan eines ganzen Moleküls, etwa eines Phenolrings, zu übertragen? Zeilinger: „Für solche Moleküle ist das durchaus denkbar. Bis wann, ist allerdings unklar.“