In den Star-Trek-Filmen werden Menschen einfach per Knopfdruck von einem Ort zum anderen gebeamt. Was nach reiner Science Fiction klingt, ist dank der Quantenphysik heute tatsächlich schon Realität. Zumindest auf der Ebene eines Photons.
Wie toll wäre es, wenn man nicht mehr kostbare Zeit beim Pendeln oder Reisen im Auto, Bus, Bahn oder Flugzeug vergeuden müsste, sondern wie in den Star-Trek-Filmen einfach per Knopfdruck an jeden beliebigen Zielort gebeamt werden könnte, also nicht nur Informationen Wireless übertragen werden würden, sondern auch Materie.
Doch das wird wohl ein ewiger Traum bleiben. Oder etwa nicht? Tatsächlich sind Physiker schon heute in der Lage, zumindest die Eigenschaften von Materie zu beamen bzw. zu „teleportieren“, wie es in der Fachsprache heißt.
Hier und dort zur gleichen Zeit
Die Grundlage dafür liegt in einem der eindrucksvollsten Phänomene der Quantenphysik: der Verschränkung. Sie beschreibt die Eigenschaft zweier Partikel, sich nicht wie zwei unabhängige Objekte, sondern wie ein einziges physikalisches Objekt zu verhalten.
Die Verschränkung ist nicht räumlich zu verstehen: Verschränkte Teilchen korrelieren bezüglich ihrer Eigenschaften miteinander. Das bedeutet, dass wenn man die Eigenschaften des einen Teilchens verändert, sich das andere Teilchen zeitgleich entsprechend mitverändert, egal wo es sich befindet.
Bei Lichtteilchen (Photonen) kann man eine solche Verschränkung erzeugen, wenn man ein einzelnes Teilchen in einer Laseranordnung mit einem speziellen Kristall in zwei Photonen aufspaltet.
Mit einer derartigen Verschränkung lassen sich Informationen von einem Ort zum anderen ohne Zeitverlust übertragen, so die Theorie. Jede Messung, die den Zustand des einen Teilchens ändert, führt dabei ohne jeden Zeitverzug zu einer Zustandsänderung des anderen Teilchens, egal wie weit entfernt sie voneinander sind.
Dieser Vorgang ist als sogenannte Quanten-Teleportation bereits seit einigen Jahren bekannt.
Teleportation über hunderte Kilometer
Chinesischen Forschern ist es im letzten Jahr gelungen, auf diese Art Informationen über den Zustand von Photonen von einer Bodenstation zu einem Satelliten im All zu teleportieren.
Theoretisch wäre es sogar möglich, die Informationen über den Zustand eines Menschen auf die gleiche Weise zu teleportieren. Damit wäre also tatsächlich ein Beamen wie in Star Trek möglich.
Man müsste nur sämtliche Quantenzustände eines Menschen lesen, diese Informationen an den Zielort schicken und Atome mit den gleichen chemischen Elementen damit „prägen“.
Der Mensch ist zu komplex
Doch zwei große Probleme sind dabei noch ungelöst: Erstens wären eine enorme Menge Energie und extrem komplexe Berechnungen für die Teleportation eines Menschen nötig.
Wissenschaftler der University of Leicester in England haben das mal ausgerechnet: Da alleine 10 Milliarden Bits nötig sind, um eine einzige Zelle eines Menschen zu beschreiben, würde die Datenmenge eines durchschnittlich großen und schweren Menschen rund 2,6 mal 1042 Bits betragen – das ist eine 2,6 mit 42 Nullen.
Allein die Übertragung dieser Information mit einer Taktzahl von 30 GHz würde 350.000-mal länger dauern, als unser Universum überhaupt besteht. Da wäre man zu Fuß schneller.
Und würde man die Taktzahl erhöhen, um die Dauer der Reise auf wenige Tausend Jahre zu verringern, wären die Energieressourcen unserer Erde innerhalb von einer Sekunde erloschen.
Und dabei wäre das zweite Problem noch nicht gelöst: Was passiert mit dem Menschen am Sendeort, wenn er am Zielort erscheint? Laut Quantenphysik würde das Original gelöscht, wäre nicht mehr existent. Wer wäre bereit, so eine Teleportations-Maschine tatsächlich zu testen?
Bei allem, was heute bekannt ist, scheint es also leider äußerst unwahrscheinlich, dass wir jemals nur mit einem „Beam me up, Scotty“ zu unserem Wunschort transportiert werden.
Dennoch lohnt sich die Beschäftigung mit der Teleportation – nicht um Gegenstände zu übertragen, aber um mit Hilfe der Quantenphysik schnelle Computer und eine aus heutiger Sicht rasend schnelle Übertragung von Daten zu realisieren. Wireless Communication „at its best“, sozusagen.