1935 legten Einstein, Podolsky und Rosen eine Arbeit vor, mit der sie die Unvollständigkeit der Quantenmechanik vorführen wollten: zwei Teilchen, in einem gemeinsamen Zustand präpariert und beliebig weit voneinander entfernt, hätten korrelierte Eigenschaften, und die Messung am einen würde die des anderen augenblicklich festlegen. Einstein nannte das „spukhafte Fernwirkung“. Die Frage blieb dreißig Jahre offen. 1964 leitete John Bell, ein nordirischer Physiker am CERN, eine Ungleichung her, der jede lokal-realistische Theorie genügen muss — und die Quantenmechanik verletzt sie. Die Experimente von Aspect (1982), Zeilinger (ab den 1990er Jahren) und am entscheidendsten das schlupflochfreie Delft-Experiment (2015) haben gezeigt: die Natur verletzt die bellsche Ungleichung. Die Welt ist nichtlokal korreliert. Einstein hatte recht, dass die Quantenmechanik den Zug trägt, der ihm missfiel, und unrecht, dass dies ein Grund sei, sie abzulehnen.
Verschränkung ist eine Quantenkorrelation zwischen Systemen, für die es im Klassischen kein Gegenstück gibt. Zwei Teilchen sind verschränkt, wenn sich ihr gemeinsamer Quantenzustand nicht als Produkt einzelner Zustände schreiben lässt — Messungen am einen sind statistisch mit Messungen am anderen so verknüpft, dass die Verknüpfung von der Wahl der Messbasis abhängt. Das kanonische Beispiel ist ein Paar Spin-½-Teilchen im Singulettzustand |ψ⁻⟩ = (|↑↓⟩ − |↓↑⟩)/√2. Misst man den Spin des einen entlang einer beliebigen Achse, ist das Ergebnis 50/50; misst man den anderen entlang derselben Achse, kommt mit Wahrscheinlichkeit 1 genau das Gegenteil heraus, unabhängig von der Entfernung. Misst man entlang verschiedener Achsen, hängen die Wahrscheinlichkeiten vom Winkel zwischen ihnen ab — und sie verletzen die bellschen Ungleichungen, denen jede lokale Theorie verborgener Variablen genügen muss. Das bellsche Theorem (1964): keine lokal-realistische Theorie kann sämtliche Vorhersagen der Quantenmechanik reproduzieren. Schlupflochfreie Experimente (Hensen u. a., Giustina u. a., 2015) haben die Schlupflöcher zur Lokalität und zur Detektion gleichzeitig geschlossen — heute gilt das als definitive Widerlegung des lokalen Realismus. Der Nobelpreis 2022 ging an Aspect, Clauser und Zeilinger. Verschränkung erlaubt keine Übertragung von Signalen schneller als das Licht: das einzelne, zufällige Resultat auf einer Seite ist für sich genommen pures Rauschen; die Korrelationen werden erst sichtbar, wenn beide Seiten ihre Notizen vergleichen, und das braucht eine Verständigung mit Lichtgeschwindigkeit. Die Kausalität bleibt operativ gewahrt, doch der Mechanismus dahinter ist klassisch nicht zu fassen. Verschränkung entsteht durch Wechselwirkung und wird durch Dekohärenz zerstört (Verschränkung mit der Umgebung, deren unbeobachtete Freiheitsgrade herausgespurt werden). Die Quanteninformationstheorie behandelt Verschränkung als Ressource — quantifizierbar, übertragbar, fungibel — und nutzt die Verschränkungsentropie als grundlegendes Maß.
Die Quantenkryptographie (die Protokolle BB84 und E91) setzt Verschränkung ein, um beweisbar sichere Kommunikation zu ermöglichen: jeder Lauschangriff stört die Korrelationen auf nachweisbare Weise. Die Quantenteleportation (Bennett u. a., 1993, seither dutzendfach demonstriert) überträgt mit einem verschränkten Paar plus klassischer Kommunikation einen beliebigen unbekannten Quantenzustand. Das Quantencomputing zieht einen großen Teil seiner Mächtigkeit aus der Verschränkung: ein verschränkter Zustand aus n Qubits spannt einen 2ⁿ-dimensionalen Hilbertraum auf. Die Quantensensorik nutzt verschränkte Sondenzustände (NOON, gequetschte Zustände), um genauer zu messen, als es das klassische Standardquantenlimit zulässt. Die Verschränkungsentropie ist zur fundamentalen Sonde in der Festkörperphysik und in der Quantengravitation geworden (die ER=EPR-Vermutung identifiziert Verschränkung mit Wurmloch-Geometrie). Das Phänomen, das Einstein „spukhaft“ nannte, ist ein Jahrhundert später die zentrale Ressource der Quantentechnologie.