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Die Quanten-Teleportation
 
Einleitung

Die Teleportation in der klassischen Physik

Das Beamen

EPR-Paare

Bell-Messungen

Theorie

Experimente


Bell-Messungen


Eine letzte Zutat benötigen wir zum Verständnis der Quanten-Teleportation: die sogenannten "Bell-Messungen" [4]. Um zu verstehen, was damit gemeint ist, bedarf es einer Vorüberlegung. Eine quantenmechanische Messung kann entweder durch die Vorgabe der Messapparatur gekennzeichnet sein (z. B. Messung mit einem Stern-Gerlach-Magneten) oder durch die Angabe, in welchen Zuständen sich das gemessene Quantenobjekt nach der Zustandsreduktion befinden kann (z. B. Die Messung führt in die Zustände und ).

Bei den hier betrachteten Messungen handelt es sich um eine Messung vom zweiten Typ. Eine naheliegende Wahl für eine Messung an einem Zwei-Teilchen-System wäre das System aus den folgenden vier Zustände:

(2)

Hier ist es einfach, sich eine Messanordnung vorzustellen, die in einen der vier Zustände führt: Man lässt jedes der beiden Teilchen einen Stern-Gerlach-Magneten passieren. Nach der Messung (d. h. nach der damit verbundenen Zustandsreduktion) befindet sich das Zwei-Teilchen-System in einem der Zustände (2).

Eine Bell-Messung führt in vier andere Zustände, die sogenannte "Bell-Basis". Sie besteht aus (vgl. (1)) sowie

Für eine Bell-Messung ist es schwieriger, eine konkrete Messanordnung anzugeben, bei der die Zustandsreduktion in einen der vier Zustände führt. Das liegt daran, dass in diesen Zuständen die beiden Spins hochgradig verschränkt sind (z. B. befindet sich der EPR-Zustand (1) darunter).

Bei keinem der beiden Teilchen hat der Spin einen festen Wert; trotzdem sind die beiden Spins korreliert. Messungen, die an jeweils nur einem der beiden Teilchen vorgenommen werden, führen deshalb nicht in diese Zustände.

Das Verfahren der Quanten-Teleportation baut auf Messungen auf, die in die Bell-Basis führen. Dadurch ergab sich eine der Hauptschwierigkeiten bei der experimentellen Realisierung.


 
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