Vom Handwerk zur Quantenphysik

Michael Himpel

Rainer Müller, Thomas E. Wilhelm

Max Gmelch, Sebastian Reineke

Rudolf Peter Huebener, Nils Schopohl

Wolfgang Dür, Stefan Heusler

In diesem Artikel wird ein Zugang zur Quantenphysik vorgestellt, der auf dem einfachsten moglichen Quantensystem basiert – dem Qubit. Dabei wird demonstriert, wie viele der zentralen Prinzipien der Quantenphysik – insbesondere das Uberlagerungsprinzip, das stochastische Verhalten, die Zustandsanderung bei Messungen, sowie die Heisenberg’sche Unscharferelation, mit Hilfe von Bildern und einfacher Mathematik den Schulern zuganglich gemacht werden konnen. Groser 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. Abschliesend werden noch Anwendungen der vorgestellten Prinzipien, insbesondere im Bereich der Quantenkryptographie, diskutiert.

Dieses Buch enthält keine Einführung in die Quantenmechanik und das aus gutem Grund. Aber es wäre unbefriedigend, wenn der Leser sich nach der Lektüre mit Quantenbits und kniffligen Quantenalgorithmen auskennen würde, er aber noch nie vom Planckschen Wirkungsquantum oder der Schrödingerschen Wellengleichung gehört hätte. Darum stellt dieses Kapitel Fragen und Konzepte der Quantenphysik mit Hilfe kurzer Portraits auf populärem Niveau dar.