Was man von zwei Qubits über Quantenphysik lernen kann: Verschränkung und Quantenkorrelationen

Abstract

In diesem Artikel wird der Zugang zur Quantenphysik über das einfachst mögliche Modellsystem, das Qubit, erweitert zu der Kombination von zwei Qubits. Dabei tritt erstmals das für die Quantenphysik zentrale Konzept der Verschränkung auf, welches nicht nur seltsame Eigenschaften der Quantenphysik illustriert, sondern auch der Schlüssel zum Verständnis von modernen Anwendungen der Quantenphysik ist. Ähnlich wie im Falle des einzelnen Qubits wird dabei versucht, die Grundprinzipien von Verschränkung und deren Anwendung mit Hilfe einfacher Mathematik und Bilder zu vermitteln, wobei Visualisierungen eine zentrale Rolle spielen. Die behandelten Themen umfassen verschränkte Zustände, Operationen und Messungen. Die möglichen physikalischen Realisierungen und Anwendungen, insbesondere im Bereich der Quanteninformation, werden hier kurz angesprochen, und in einer weiteren Publikation vertieft diskutiert.