Was man vom einzelnen Qubit über Quantenphysik lernen kann

Abstract

In diesem Artikel wird ein Zugang zur Quantenphysik vorgestellt,  der auf dem einfachsten möglichen Quantensystem basiert -  dem Qubit. Dabei wird demonstriert, wie viele der zentralen Prinzipien der Quantenphysik – insbesondere das Überlagerungsprinzip, das stochastische Verhalten, die Zustandsänderung bei Messungen, sowie die Heisenberg’sche Unschärfe-relation, mit Hilfe von Bildern und einfacher Mathematik den Schülern zugänglich gemacht werden können. Großer Wert wird dabei auf die Entwicklung von Visualisierungen gelegt, wobei neben den abstrakten Eigenschaften eines Qubits auch verschiedene physikalische Realisierungen des Qubits im Detail vorgestellt werden. Abschließend werden noch Anwendungen der vorgestellten Prinzipien, insbesondere im Bereich der Quantenkryptographie, diskutiert.