Quantenverschränkung

Was ist Quantenverschränkung?

Quantenverschränkung ist ein Phänomen, das in der Quantenphysik auftritt. Es beschreibt eine Art von Verbindung zwischen zwei oder mehreren Teilchen, die so stark ist, dass sie untrennbar erscheinen. Die Teilchen werden als verschränkt bezeichnet, und ihre Zustände sind miteinander verknüpft. Dies bedeutet, dass wenn der Zustand eines Teilchens gemessen wird, der Zustand des anderen Teilchens sofort beeinflusst wird. Diese Verbindung ist unabhängig von der Entfernung zwischen den Teilchen und wird als “spukhafte Fernwirkung” bezeichnet.

Wie funktioniert Quantenverschränkung?

Quantenverschränkung beruht auf den Grundprinzipien der Quantenphysik, nämlich der Überlagerung und der Verschränkung. Bei der Überlagerung kann ein Teilchen in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren, und bei der Verschränkung können zwei Teilchen so miteinander verknüpft sein, dass ihre Zustände nicht unabhängig voneinander beschrieben werden können. Die Verschränkung erfolgt aufgrund einer Wechselwirkung zwischen den Teilchen, die dazu führt, dass ihre Zustände in einer bestimmten Weise korreliert sind. Wenn ein Teilchen gemessen wird, wird der Zustand des anderen Teilchens sofort bestimmt, auch wenn sich die Teilchen weit voneinander entfernt befinden.

Beispiel: Anwendung von Quantenverschränkung

Ein Beispiel für die Anwendung von Quantenverschränkung ist die Quantenkryptographie. Bei diesem Verfahren wird die Verschränkung genutzt, um eine sichere Kommunikation zu gewährleisten. Die Information wird durch einzelne Photonen übertragen, die in einem verschränkten Zustand sind. Wenn ein unautorisiertes Abhören stattfindet, wird die Verschränkung gestört und die Kommunikation wird unterbrochen. Ein weiteres Beispiel ist die Quantenteleportation, bei der der Zustand eines Teilchens auf ein anderes Teilchen übertragen wird, ohne dass die Teilchen sich physisch bewegen.

Quantenverschränkung in der Quantencomputertechnologie

In der Quantencomputertechnologie wird die Quantenverschränkung genutzt, um komplexe Berechnungen durchzuführen. Dabei werden in einem Quantencomputer mehrere Quantenbits (Qubits) verschränkt, um eine Exponentialzahl von Zuständen zu erzeugen. Da die Zustände der Qubits miteinander verknüpft sind, können sie in einer Art und Weise manipuliert werden, die es ermöglicht, mehrere Berechnungen gleichzeitig durchzuführen. Die Quantenverschränkung ist somit ein Schlüsselelement in der Entwicklung von leistungsstarken Quantencomputern.