Quanten-Computer 1999 Heinz Volopich.

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1 Quanten-Computer 1999 Heinz Volopich

2 Themenüberblick Grundlagen Quanten-Computer Theorie
Die seltsame Welt der Quanten Information atomisiert Quanten-Computer Theorie Quanten-Computer Praxis 1999 Heinz Volopich

3 Grundlagen Die seltsame Welt der Quanten Information atomisiert
Photonen, Materiewellen Unschärfe Quantenmechanik Interferenz von Wahrscheinlichkeiten Reduktion - Kollaps der Wellenfunktion EPR-Paradoxon Notation Information atomisiert BITs versus qBITs Logik-Gatter NOT, sqrt(NOT), controlled NOT = XOR 1999 Heinz Volopich

4 Lichtwellen Doppelspalt monochromatisches kohärentes Licht
Intensitäts- verteilung am Schirm Blende 1999 Heinz Volopich

5 Lichtwellen Doppelspalt monochromatisches kohärentes Licht Blende
Intensitäts- verteilung am Schirm 1999 Heinz Volopich

6 Lichtwellen Interferenz Doppelspalt monochromatisches kohärentes Licht
Intensitäts- verteilung am Schirm Interferenz 1999 Heinz Volopich

7 Photonen Licht Metall kurzwellig emittierte Elektronen langwellig
Albert Einstein, Nobelpreis 1921: Photoelektrischer Effekt 1999 Heinz Volopich

8 Materieteilchen Emission Absorbtion Flugbahn 1999 Heinz Volopich

9 Materiewellen Interferenz Doppelspalt Intensitäts- verteilung am
Elektronenstrahl Intensitäts- verteilung am Schirm Interferenz 1999 Heinz Volopich

10 Weg bekannt  keine Interferenz
Materiepartikel Doppelspalt Detektor Elektronenstrahl Intensitäts- verteilung am Schirm Detektor Weg bekannt  keine Interferenz 1999 Heinz Volopich

11 Dualität Wasserstoffatom Bohr‘sches Modell p+ e-
2 = Aufenthaltswahrscheinlichkeit Bohr‘sches Modell e- p+ Abstand vom Zentrum Schrödinger‘sche -Funktion 1999 Heinz Volopich

12 Orbitale 1999 Heinz Volopich

13 Unschärfe Die Messung des Ortes verändert den Bewegungzustand
Licht Die Messung des Ortes verändert den Bewegungzustand (Impuls) des Teilchens Teilchen 1999 Heinz Volopich

14 Quantenmechanik Schrödinger-Gleichung
Hamilton-Operator = Energie-Operator Wellenfunktion Aufenthaltswahrscheinlichkeit Imaginäre Einheit Plank‘sches Wirkungsquantum Zeitableitung der Wellenfunktion 1999 Heinz Volopich

15 Interferenz von Wahrscheinlichkeiten
B c b a a,b,c Wahrscheinlichkeitsamplituden (komplexe Zahlen) Wahrscheinlichkeit = Quadrat der Wahrscheinlichkeitsamplitude Kompositionsregel: a b Interferenzterm 1999 Heinz Volopich

16 Reduktion - Kollaps der Wellenfunktion
Der Zustand ist eine Superposition (Überlagerung) der Basiszustände Die zeitliche Entwicklung wir durch die Schrödinger-Gleichung beschrieben Bei der Messung wird ein Basiszustand mit der Wahrscheinlichkeit W angenommen (Reduktion) 1999 Heinz Volopich

17 EPR-Paradoxon Einstein, Podolsky, Rosen (1935) Experimentelle
Verifikation der Nichtlokalität: Alain Aspect (1982) Spin = 0 1. Ausgangszustand 2. Zustand zerfällt in 2 Komponenten z.B.: Spin = +1 (up) Spin = -1 (down) Gesamt-Spin = 0 3. Messung an einer der beiden Komponenten Die Messung einer durch die Messeinrichtung gegebenen Spin-Richtung „Umklappen“ des Spins der 2. Komponente in die entgegengesetzte Richtung ... bewirkt über beliebige Distanz, ohne Zeitverlust ... 1999 Heinz Volopich

18 Notation 1999 Heinz Volopich

19 BITs versus qBITs 1999 Heinz Volopich

20 Logik-Gatter 1999 Heinz Volopich

21 NOT, sqrt(NOT), controlled NOT = XOR
1999 Heinz Volopich

22 Quanten-Computer Theorie
1999 Heinz Volopich

23 Quanten-Computer Praxis
1999 Heinz Volopich