Physiker zeigen: Nachrichten in die Vergangenheit sind theoretisch möglich

Zeitreisen faszinieren die Menschheit seit jeher. Doch was in Filmen und Romanen oft romantisch oder dramatisch dargestellt wird, ist in der Realität extrem schwierig – zumindest für Menschen. Drei Physiker haben nun im renommierten Fachjournal 'Physical Review Letters' einen Weg aufgezeigt, wie zumindest eine Nachricht in die Vergangenheit geschickt werden könnte. Die Grundlage dafür liefern zwei exotische Phänomene: die quantenmechanische Verschränkung und die allgemeine Relativitätstheorie.

Albert Einstein hat gezeigt, dass Raum und Zeit sich krümmen lassen. In extremen Fällen – etwa in der Nähe eines Schwarzen Lochs – kann diese Krümmung so stark werden, dass eine Reise durch die Raumzeit am selben Zeitpunkt endet, an dem sie begann. Man spricht dann von einer 'geschlossenen zeitartigen Kurve'. Ein System auf einer solchen Kurve könnte mit seiner eigenen Vergangenheit wechselwirken. Allerdings würde kein Mensch eine solche Reise überleben: Die nötige Energie würde ein Schwarzes Loch erzeugen.

Quanteninformationen hingegen sind robuster. Werden zwei Quantenobjekte – etwa Photonen – miteinander verschränkt, sind ihre Zustände auf mysteriöse Weise miteinander verbunden, egal wie weit sie räumlich oder zeitlich getrennt sind. Der Quanteninformatiker Seth Lloyd vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) hatte bereits 2011 gezeigt, dass verschränkte Photonen mathematisch so wirken können, als wäre eines in der Zeit zurückgereist und hätte das andere beeinflusst.

In der neuen Arbeit untersuchten Lloyd und seine Kollegen, wie man trotz des allgegenwärtigen Rauschens in der realen Welt eine Nachricht aus der Zukunft empfangen könnte. Überraschenderweise stellten sie fest: Mit Rauschen ist es sogar einfacher, Botschaften in die Vergangenheit zu schicken als in die Zukunft. Dazu braucht es einen speziellen Empfänger. Sobald man ihn konstruiert hat, weiß man, dass und wie sich Nachrichten damit decodieren lassen. Mit dem Wissen über die gelungene Entschlüsselung in der Vergangenheit kann man dann in der Zukunft das Signal passend zurückschicken. Dieser Wissensvorsprung macht die Kommunikation rückwärts in der Zeit überraschend effizient.

Die Erkenntnisse sind rein mathematisch. Ob und wie sie sich im Labor umsetzen lassen, ist unklar. Doch bereits für die Theorie der Quantenphysik sind solche unkonventionellen Betrachtungen wertvoll: Immer wieder zeigt sich, dass unser klassisches Verständnis von Ursache und Wirkung an seine Grenzen kommt. Die Arbeit eröffnet neue Perspektiven für die Grundlagenforschung – auch wenn eine praktische Anwendung noch in weiter Ferne liegt.