§ 1. Über die Rolle der imaginären Einheit und den Begriff der räumlichen Wahrscheinlichkeitsdichte eines Teilchens in der Wellenmechanik. § 2. Die Analogie zwischen Photonen und Elektronen und ihre Grenzen. § 3. Zur Frage der Formulierbarkeit der Quantenmechanik als Nahewirkungstheorie.
Den eigentlichen Inhalt einer physikalischen Theorie erkennt man nicht so sehr aus den mathematischen, technischen Hilfsmitteln, deren sie sich bedient, sondern viel eher aus den neuen Begriffsbildungen, zu denen sie Anlaß gibt. Die Quantenmechanik führt neue Begriffe in die Kinematik und Mechanik sehr kleiner Massen ein. Bis vor 20 Jahren wurde die Newlonsche Mechanik als die Grundlage aller exakten Physik angesehen. Die Relativitätstheorie hat dann unsere Begriffe von Baum und Zeit abgeändert und erweitert und gezeigt, daß auf Grund der neuen Begriffe die Newlonsche Mechanik für große Bäume und Zeiten durch eine andere »relativistische« Mechanik zu ersetzen sei.
Die Quanteninformationsverarbeitung (QIV) und ihre Anwendungen im Bereich der Quantenkommunikation und Quantenrechnung war in den letzten zwanzig Jahren eines der am stärksten wachsenden Gebitet der Physik. In der Zukunft wird die QIV beeindruckende Verbesserungen unter anderem auf den Gebieten der Kommunikationssicherheit, der Rechengeschwindigkeit und der Fähigkeit zur Simulation von quantenmechanischen Prozessen erlauben. Diese Dissertation beschreibt vier Experimente zur Physik der Verschränkung mehrerer Photonen und ihre Anwendung auf dem Gebiet der QIV: Die Implementierung einer deterministischen Quelle für polarisationsverschränkte Photonenpaare. Die Entwicklung eines Interferometers zur Erzeugung von Viel-Teilchen-Verschränkung mit bis zu sechs Photonen. Die erzeugte Sechs-Teilchen-Verschränkung wurden dann zur ersten experimentellen Quanten Teleportation eines zusammengesetzten Zwei-Teilchen Zustandes, zur ersten Übertragung von Verschränkung über mehrere Abschnitte und zur ersten Implementierung eines teleportationsbasierten bedingten-NICHT-Gatters' für eine fehlertolerante Quantenrechnung verwendet. Die in dieser Dissertation entwickelten experimentellen Techniken sind fundamental sowohl für Anwendungen in der QIV, wie die Verbesserung der Kommunikationssicherheit und der Rechengeschwindigkeit als auch für zukünftige grundlegende Experimente der Quantenmechanik.
Einleitung. M. Planck (1858–1947) fand um 1900, daß elektromagnetische Strahlung nicht nur als Welle (6.9.5), sondern auch als eine Gesamtheit meist sehr vieler Teilchen, sogenannter Photonen, aufgefaßt werden kann. Bei der Fortpflanzung verhält sich elektromagnetische Strahlung wie eine Welle, bei der Wechselwirkung mit Materie wie Teilchen. Es gelang M. Planck, diese Dualität durch die Beziehungen zwischen der Frequenz, bzw. der Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen und der Energie und dem Impuls der entsprechenden Photonen zu beschreiben. Die Planckschen Beziehungen stehen am Anfang der Quanten- und Wellenmechanik. Im Gegensatz zur klassischen Mechanik ist es ihr móglich, atomare und molekulare Zustände und Prozesse mathematisch exakt wiederzugeben.
Selbst die Lösung der vergleichsweise einfachen zeitunabhängigen Schrödinger-Gleichung erfordert meist komplizierte mathematische Verfahren. Jedoch ist die Quantenmechanik die Theorie, die der experimentellen Realität am nächsten kommt. Daher müssen wir hier ihre Verfahren und Anwendungen kennenlernen, wenn wir überhaupt ein Verständnis der modernen Physik gewinnen wollen. Wir werden sehen, daß wir sogar mit wenig Mathematik den Gedanken folgen können, die zu den größten Leistungen der Quantenmechanik geführt haben.