Aaron O'Connell: Making sense of a visible quantum object

Aaron O'Connell erklärt den Sinn von sichtbaren Quantumobjekten

Übersetzung: Anja Lehmann Lektorat: Alex Boos

This is a representation of your brain,

Dies ist eine Darstellung Ihres Gehirns.

and your brain can be broken into two parts.

Ihr Gehirn kann in zwei Hälften unterteilt werden.

There's the left half, which is the logical side,

Das ist die linke Hälfte, die die logische Seite ist

and then the right half,

und dann die rechte Hälfte,

which is the intuitive.

die die intuitive Seite ist.

And so if we had a scale to measure the aptitude of each hemisphere,

Wenn wir einen Maßstab hätten um die Aptitute jeder Hemisphäre zu messen,

then we can plot our brain.

könnten wir ihr Gehirn darstellen.

And for example, this would be somebody who's completely logical.

Zum Beispiel, wäre diese jemand, der vollständig logisch ist.

This would be someone who's entirely intuitive.

Dies wäre jemand, der komplett intuitiv ist.

So where would you put your brain on this scale?

Nun, wo würden Sie ihr Gehirn auf diesem Maßstab positionieren?

Some of us may have opted for one of these extremes,

Einige von uns haben sich vielleicht für eins dieser Extreme entschieden,

but I think for most people in the audience,

aber ich denke, dass, für die meisten Menschen im Publikum,

your brain is something like this --

Ihr Gehirn etwa so aussieht --

with a high aptitude in both hemispheres at the same time.

mit einer hohen Aptitute, die gleichzeitig in beiden Hemisphären ist.

It's not like they're mutually exclusive or anything.

Es ist nicht so, als ob sie beide exklusiv sind oder dergleichen.

You can be logical and intuitive.

Sie können logisch und intuitiv sein.

And so I consider myself one of these people,

Und so sehe ich mich als eine der Personen,

along with most of the other experimental quantum physicists,

gemeinsam mit dem meisten anderen experimentellen Quantenphysikern,

who need a good deal of logic

die einen guten Anteil Logik benötigen

to string together these complex ideas.

um die komplexen Ideen zusammen zu fügen.

But at the same time, we need a good deal of intuition

Aber gleichzeitig benötigen wir einen guten Anteil Intuition

to actually make the experiments work.

um die Experimente tatsächlich auszuführen.

How do we develop this intuition? Well we like to play with stuff.

Wie entwickeln wir diese Intuition? Nun, wir lieben es mit Dingen zu spielen.

So we go out and play with it, and then we see how it acts,

Wir gehen also raus und spielen damit und schauen dann wie es reagiert.

and then we develop our intuition from there.

Und dann fangen wir dort an unsere Intuition zu entwickeln.

And really you do the same thing.

Im Grunde machen Sie das gleiche.

So some intuition

Also eine der Intuitionen

that you may have developed over the years

die sie über die Jahre entwickelt haben,

is that one thing is only in one place at a time.

ist vermutlich, dass ein Ding zur gleichen Zeit nur an einem Ort sein kann.

I mean, it can sound weird to think about

Ich meine, es kann seltsam klingen darüber nachzudenken,

one thing being in two different places at the same time,

dass ein Ding zur gleichen Zeit an zwei verschiedenen Orten ist,

but you weren't born with this notion, you developed it.

aber Sie wurden mit dieser Idee nicht geboren, Sie haben sie entwickelt.

And I remember watching a kid playing on a car stop.

Ich erinnere mich daran ein Kind beim Spielen auf einer Bodenschwelle zu sehen.

He was just a toddler and he wasn't very good at it, and he kept falling over.

Er war noch ein Kleinkind und nicht sehr gut darin und er fiel ständig hin.

But I bet playing with this car stop taught him a really valuable lesson,

Aber ich wette, dass ihn das Spielen mit der Bodenschwelle eine sehr wertvolle

and that's that large things don't let you get right past them,

Lektion lehrte, nämlich das große Dinge dich nicht einfach vorbei lassen,

and that they stay in one place.

und dass sie an einer Stelle bleiben.

And so this is a great conceptual model to have of the world,

Und das ist ein großartiges konzeptionelles Modell der Welt,

unless you're a particle physicist.

so lange Sie kein Teilchenphysiker sind.

It'd be a terrible model for a particle physicist,

Es wäre ein furchtbares Modell für einen Teilchenphysiker,

because they don't play with car stops,

weil sie nicht mit Bodenschwellen spielen,

they play with these little weird particles.

sondern mit diesen kleinen seltsamen Teilchen.

And when they play with their particles,

Und wenn sie mit ihren Teilchen spielen,

they find they do all sorts of really weird things --

stellen sie alle möglichen seltsamen Dinge fest --

like they can fly right through walls,

wie dass sie direkt durch Mauern fliegen,

or they can be in two different places at the same time.

oder dass sie zur gleichen Zeit an zwei verschiedenen Orten sein können.

And so they wrote down all these observations,

Und so schrieben sie alle diese Beobachtungen auf,

and they called it the theory of quantum mechanics.

und nannten sie die Theorie der Quantenmechanik.

And so that's where physics was at a few years ago;

Das war der Stand der Physik vor einigen Jahren;

you needed quantum mechanics

man brauchte Quantenmechanik

to describe little, tiny particles.

um die kleinen, winzigen Teilchen zu beschreiben.

But you didn't need it

Aber man brauchte sie nicht

to describe the large, everyday objects around us.

um die großen alltäglichen Objekte um uns herum zu beschreiben.

This didn't really sit well with my intuition,

Das hat meine Intuition nicht gemocht

and maybe it's just because I don't play with particles very often.

und das vielleicht nur weil ich nicht so oft mit Teilchen spiele.

Well, I play with them sometimes,

Naja, ich spiele manchmal mit ihnen,

but not very often.

aber nicht sehr oft.

And I've never seen them.

Und ich habe sie noch nie gesehen.

I mean, nobody's ever seen a particle.

Ich meine, niemand hat jemals ein Teilchen gesehen.

But it didn't sit well with my logical side either.

Aber meine logische Seite hat es auch nicht gemocht.

Because if everything is made up of little particles

Denn wenn alle Sachen aus Teilchen bestehen

and all the little particles

und all diese Teilchen den Regeln

follow quantum mechanics,

der Quantenmechanik folgen,

then shouldn't everything just follow quantum mechanics?

sollte dann nicht einfach alles den Regeln der Quantenmechanik folgen?

I don't see any reason why it shouldn't.

Ich sehe keinen Grund, warum das nicht so sein sollte.

And so I'd feel a lot better about the whole thing

Ich würde mich also deutliche besser mit der ganzen Sache fühlen,

if we could somehow show

wenn wir irgendwie zeigen könnten,

that an everyday object

dass Alltagsgegenstände

also follows quantum mechanics.

auch den Regeln der Quantenmechanik folgen.

So a few years ago, I set off to do just that.

Also machte ich mich vor ein paar Jahren daran, genau das zu tun.

So I made one.

Ich erschuf eins.

This is the first object

Dies ist das erste Objekt,

that you can see

das Sie sehen können,

that has been in a mechanical quantum superposition.

das in der quantenmechanischen Superposition war.

So what we're looking at here

Was wir uns hier also ansehen

is a tiny computer chip.

ist ein winziger Computer Chip.

And you can sort of see this green dot right in the middle.

Und Sie können diesen grünen Punkt dort in der Mitte sehen.

And that's this piece of metal I'm going to be talking about in a minute.

Das ist das Stück Metall über das ich gleich reden werde.

This is a photograph of the object.

Das ist ein Bild des Objekts.

And here I'll zoom in a little bit. We're looking right there in the center.

Hier vergrößere ich es etwas. Wir schauen genau hier ins Zentrum.

And then here's a really, really big close-up of the little piece of metal.

Und hier ist eine wirklich sehr große Nahaufnahme dieses kleinen Stücks Metall.

So what we're looking at is a little chunk of metal,

Was wir uns also ansehen ist ein kleines Stück Metall

and it's shaped like a diving board, and it's sticking out over a ledge.

es ist wie ein Sprungbrett geformt und es steht über der Kante über.

And so I made this thing

Ich machte also dieses Ding

in nearly the same way as you make a computer chip.

auf ähnliche Weise auf die man einen Computer Chip macht.

I went into a clean room with a fresh silicon wafer,

Ich ging ein einen sauberen Raum mit neuen Siliziumscheiben,

and then I just cranked away at all the big machines for about 100 hours.

und rackerte für 100 Stunden an all den großen Geräten.

For the last stuff, I had to build my own machine --

Für das letzte bisschen musste ich meine eigene Maschine bauen --

to make this swimming pool-shaped hole

um dieses wie ein swimming pool geformte Loch

underneath the device.

und das Ding zu bekommen.

This device has the ability

Dieses Ding hat die hat die Fähigkeit

to be in a quantum superposition,

in der quantenmechanischen Superposition zu sein

but it needs a little help to do it.

aber es braucht ein ein wenig Hilfe um es zu tun.

Here, let me give you an analogy.

Schauen Sie, lassen Sie mich Ihnen eine Analogie geben.

You know how uncomfortable it is to be in a crowded elevator?

Sie wissen, wie unbehaglich es ist in einem vollen Aufzug zu sein?

I mean, when I'm in an elevator all alone, I do all sorts of weird things,

Ich meine, wenn ich alleine im Aufzug bin, dann mache ich alle möglichen seltsamen Sachen

but then other people get on board

aber dann steigen andere Menschen hinzu

and I stop doing those things

und ich höre auf all diese Dinge zu machen,

because I don't want to bother them,

weil ich sie nicht damit belästigen will,

or, frankly, scare them.

oder, offen gesagt, sie verschrecke.

So quantum mechanics says

Quantenmechanik sagt also,

that inanimate objects feel the same way.

dass unbewegliche Objekte sich genauso fühlen.

The fellow passengers for inanimate objects

Die Mitfahrer für unbewegliche Objekte

are not just people,

sind nicht nur Menschen,

but it's also the light shining on it

sondern auch das Licht, das auf sie scheint

and the wind blowing past it and the heat of the room.

und der Wind, der an ihnen vorbei fegt und die Hitze des Raums.

And so we knew, if we wanted to see

Und so wussten wir, dass wenn wir sehen wollten,

this piece of metal behave quantum mechanically,

dass dieses Stück Metall sich quantenmechanisch verhält,

we're going to have to kick out all the other passengers.

wir die ganzen Mitreisenden raus schmeissen mussten.

And so that's what we did.

Und das haben wir dann getan.

We turned off the lights,

Wir haben das Licht ausgeschaltet,

and then we put it in a vacuum and sucked out all the air,

legten es in ein Vakuum und saugten die ganze Luft aus

and then we cooled it down

und kühlten es bis fast zum

to just a fraction of a degree above absolute zero.

absoluten Nullpunkt ab.

Now, all alone in the elevator,

Jetzt, ganz alleine im Aufzug,

the little chunk of metal is free to act however it wanted.

war das Stück Metall frei, sich zu verhalten wie immer es wollte.

And so we measured its motion.

Also haben wir seine Bewegung gemessen.

We found it was moving in really weird ways.

Wir stellten fest, dass es sich wirklich seltsam bewegt.

Instead of just sitting perfectly still, it was vibrating,

Anstatt, dass es einfach ruhig da liegt, vibrierte es.

and the way it was vibrating was breathing something like this --

Die Art wie es vibrierte war ungefähr so wie dies hier --

like expanding and contracting bellows.

wie ein sich ausdehnender und zusammen ziehender Blasebalg.

And by giving it a gentle nudge,

In dem wir ihm einen kleinen Schubs gaben,

we were able to make it both vibrate

konnten wir es veranlassen zur gleichen

and not vibrate

Zeit zu vibrieren und

at the same time --

nicht zu vibrieren --

something that's only allowed with quantum mechanics.

etwas was nur in der Quantenmechanik erlaubt ist.

So what I'm telling you here is something truly fantastic.

Was ich Ihnen gerade erzähle ist also was wahrhaft fantastisches.

What does it mean for one thing

Was heißt es für ein Objekt

to be both vibrating and not vibrating

zur gleichen Zeit zu vibrieren

at the same time?

und nicht zu vibrieren?

So let's think about the atoms.

Lassen Sie uns über die Atome nachdenken.

So in one case:

Also der erste Fall:

all the trillions of atoms that make up that chunk of metal

all die Trillionen von Atome aus denen das Stück Metall besteht

are sitting still

liegen still da

and at the same time those same atoms

und zur gleichen Zeit bewegen sich dieselben Atome

are moving up and down.

auf und ab.

Now it's only at precise times when they align.

Nur zu präzisen Zeitpunkten stimmen sie überein.

The rest of the time they're delocalized.

Den Rest der Zeit sind sie delokalisiert.

That means that every atom

Das heisst, dass jedes Atom

is in two different places at the same time,

zur gleichen Zeit an zwei unterschiedlichen Orten ist,

which in turn means the entire chunk of metal

was gleichzeitig heisst, dass das gesamte Stück Metall

is in two different places.

an zwei verschiedenen Orten ist.

I think this is really cool.

Ich denke, dass das richtig cool ist.

(Laughter)

(Gelächter)

Really.

Wirklich.

(Applause)

(Applaus)

It was worth locking myself in a clean room to do this for all those years

Das war es wert mich für all diese Jahr in dem sauberen Raum einzuschliessen.

because, check this out,

Denn, überprüfen Sie das,

the difference in scale

der Massstabsunterschied

between a single atom and that chunk of metal

zwischen einem einzelnen Atom und diesem Stück Metall

is about the same as the difference

ist ungefähr genauso wie der Unterschied

between that chunk of metal and you.

zwischen dem Stück Metall und Ihnen.

So if a single atom can be in two different places at the same time,

Wenn also ein einzelnes Atom zur gleichen Zeit an zwei verschiedenen Orten sein kann,

that chunk of metal can be in two different places,

dieses Stück Metall an zwei verschiedenen Orten sein kann,

then why not you?

warum dann nicht auch Sie?

I mean, this is just my logical side talking.

Ich meine, das ist nur das was meine logische Seite sagt.

So imagine if you're in multiple places at the same time,

So, stellen Sie sich vor, Sie wären zu gleichen Zeit an mehreren Orten,

what would that be like?

wie würde sich das anfühlen?

How would your consciousness

Wie würde Ihr Bewusstsein damit umgehen,

handle your body being delocalized in space?

dass Ihr Körper im Raum delokalisiert ist?

There's one more part to the story.

Es gibt einen weiteren Aspekt bei der Geschichte.

It's when we warmed it up,

Als wir es aufwärmten,

and we turned on the lights and looked inside the box,

das Licht anschalteten und die Kiste reinschauten,

we saw that the piece metal was still there in one piece.

sahen wir, dass das Stück Metall immer in einem Stück da war.

And so I had to develop this new intuition,

Und so musste ich diese neue Intuition entwickeln,

that it seems like all the objects in the elevator

dass es so aussieht als ob all die Objekte im Aufzug

are really just quantum objects

in Wirklichkeit nur Quanten Objekte sind,

just crammed into a tiny space.

die in einem kleinen Raum zusammen gefercht sind.

You hear a lot of talk

Sie hören eine Menge Gerede

about how quantum mechanics says that everything is all interconnected.

darüber, wie Quantenmechanik sagt, dass alles mit allem verbunden ist.

Well, that's not quite right.

Nun, das ist nicht ganz richtig;

It's more than that; it's deeper.

da ist noch mehr dahinter, es geht noch tiefer.

It's that those connections,

Es ist so, dass diese Verbindungen,

your connections to all the things around you,

Ihre Verbindungen mit all den Dingen um Sie herum,

literally define who you are,

buchstäblich definieren wer Sie sind.

and that's the profound weirdness of quantum mechanics.

Und das ist das Tiefsinnige und Seltsame der Quantenmechanik.

Thank you.

Vielen Dank.

(Applause)

(Applaus)