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On the Counter-Intuitiveness of Quantum Entanglement

By Reinhard Stanzl

Abstract

Es gibt die verbreitete Aussage, dass Quantenverschränkung, ein Schlüsselkonzept in der Quantenmechanik, kontraintuitiv sei. Diese Behauptung kann aber nicht nur Laien zugeschrieben werden, sondern findet sich auch bei Wissenschaftlern der Quantenmechanik wieder. Wie können wir uns das verständlich machen? Ich bearbeite dieses Thema auf Basis von vier miteinander verwobenen Gesichtspunkten: Erstens, auf einer theoretischen Ebene lege ich die hier relevanten Unterschiede zwischen der klassischen Physik und der Quantenmechanik vor. Dies geschieht hauptsächlich anhand des EPR Gedankenexperiment und den entsprechenden Standpunkten von Einstein et al. und Schrödinger. Zweitens, auf einer experimentellen Ebene veranschauliche ich die Kontraintuitivität der Quantenverschränkung im Zusammenhang mit einem spezifischen Forschungsfeld. Im Konkreten erfolgt dies anhand der Quanten-Optomechanik, genauer der Experimente der Forschungsgruppe „Quantum Foundations and Quantum Information on the Nano- and Microscale“ der Universität Wien. Drittens, auf einer persönlichen Ebene werte ich meine Interviews mit den Mitgliedern ebendieser Forschungsgruppe aus. Viertens, auf einer philosophischen Ebene mache ich mir Schlüsselkonzepte von Gaston Bachelards Epistemologie zunutze, wie zum Beispiel das epistemologische Profil oder einer durch Erfahrung belehrten Vernunft. Alle diese vier Aspekte werden zusammengenommen um zwei Aufgaben zu erfüllen: Einerseits die Konkretisierung der Besonderheiten und Merkmale der Kontraintuitivität im Kontext der Quantenverschränkung. Andererseits die Betrachtung der Frage ob und wie das Experimentieren mit Quantenverschränkung den Umgang mit dessen Kontraintuitivität erleichtert, zum Beispiel durch Gewöhnung. Im Großen und Ganzen stellt die Diplomarbeit keine tiefgreifende Analyse dieser beiden Themen zur Verfügung, sondern liefert eine plausible Annäherung an das Problem.There is a rather common dictum that quantum entanglement, a key feature of quantum mechanics, is counterintuitive. This assertion can be assigned not only to laypeople, but also to scientists engaged in quantum mechanics. How can we make sense of this? I elaborate the issue based on four intertwined aspects: First, on a theoretical level by introducing the fundamental differences between classical physics and quantum mechanics. This is done along the lines of the EPR thought experiment and the corresponding perspectives of Einstein and Schrödinger. Second, on an experimental level by illustrating the counter-intuitiveness of quantum entanglement in a specific field of research. Namely quantum opto-mechanics, and more particularly the experiments of the research group 'Quantum Foundations and Quantum Information on the Nano- and Microscale' at the University of Vienna. Third, on a personal level by utilizing my interviews conducted with members of this very research group. Fourth, on a philosophical level by exploiting key concepts of Gaston Bachelard’s epistemology, such as epistemological profile or scientific reason being instructed by fabricated experience. These four aspects are brought into contact to accomplish two tasks: On the one hand to flesh out the specifics and characteristics of counter-intuitiveness in the context of quantum entanglement. On the other hand to consider the question whether and how experimenting with quantum entanglement could assist in coping with its counter-intuitiveness, for example by familiarization. Overall, this thesis does not provide an in-depth analysis, but a plausible approach to and depiction of the subject matter

Topics: 08.32 Erkenntnistheorie, 33.23 Quantenphysik, 02.13 Wissenschaftspraxis, 33.02 Philosophie der Physik, 30.02 Philosophie und Theorie der Naturwissenschaften, 08.99 Philosophie: Sonstiges, 33.05 Experimentalphysik, Epistemologie / Wissenschaftsphilosophie / kontraintuitiv / Intuition / Quanten-Opto-Mechanik / Quantenverschränkung / Gaston Bachelard / epistemologisches Profil / Feldstudie, epistemology / philosophy of science / counterintuitive / intuition / quantum opto-mechanics / quantum entanglement / Gaston Bachelard / epistemological profile / field study
Year: 2012
OAI identifier: oai:othes.univie.ac.at:20529
Provided by: OTHES

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