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Kann Schrödingers Katze tot und lebendig sein? Der Physik-Nobelpreis 2012 Serge Haroche, 68 J., Paris; David Wineland, 68 J., Boulder. Amand Faessler,

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1 Kann Schrödingers Katze tot und lebendig sein? Der Physik-Nobelpreis 2012 Serge Haroche, 68 J., Paris; David Wineland, 68 J., Boulder. Amand Faessler, Tübingen

2 David Wineland, 68 Jahre, University of Colorado und National Institute of Standards and Technology, Boulder /USA Serge Haroche, 68 Jahre, Collège de France, Paris, Frankreich

3 Lehrer-Schüler; Nobelpreise Kopfermann (Göttingen Heidelberg) Wolfgang Paul (Bonn) Nobelpreis 1989 Hans Georg Dehmelt (Göttingen, Seattle) Nobelpreis 1989 David Wineland (Boulder) Nobelpr Peter Toschek (Hamburg) 1980 ein Ion in Paul-Falle

4 Kann Schrödingers Katze zugleich tot und leendig sein?

5 Schrödingers Katze 1935

6 Das Doppeleben von Schrödingers Katze: Lebendig oder tot ?

7 Jöhnsonsche Dr-Arbeit: Elektron durch Doppelspalt bei Möllenstedt in Tübingen 1959 Elektronenquelle Ein Elektron geht gleichzeitig durch beide Spalte (Bilokation: Sonst nur bei Heiligen).

8 David Wineland: Paul-Falle um ein Ion zu speichern. Anregung mir Laser-Strahlen. Ion hat drei beteiligte Zustände: Anregung durch Laser. Wechselstrom

9 Wineland hat drei Ionen in seiner Falle

10 Rubidium- Atome Serge Haroche: Atom in zwei verschiedenen hoch angeregten Rydberg-Zuständen. Photonen-Falle mit Um Faktor 100 genauer als die Cäsium-Funkuhr der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt. Seit dem Urknall (14 Milliarden Jahre) höchstens 5 Sekunden falsch.

11 Wineland Haroche

12

13 Apparatur von Haroche: Wieviele Photonen( s) sind im Hohlraum C ? Blau: Rb-Strahl Rosa: /2 - Laser-Puls | > + e i t | > Laser | >: n=50 R1: | >: n=51 In Hohlraum C: | > | > + | > + | >

14 Blau: Rb-Strahl Rosa: Laser- puls /2 | > + e i t | > In B, Laser | > In R1, Laser | > In Hohlraum C: | > | > + | > + | > Apparatur von Haroche: Wieviele Photonen( s) sind im Hohlraum C ? n= 51 n= 50 Coulomb-Pot Abstand

15 Vom Computer zum Quanten-Computer Normaler Computer: Bit 0 oder L Ziffer: 0 0; Ziffer: 1 L Ziffer: 8 L000 = 1* * * *2 0 Ziffer: 13 LL0L = 1* * * *2 0 Grundrechenoperationen: Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren und Dividieren werden aus einfachen Manipulationen mit den sogenannten Gattern (Gates) zusammengesetzt.

16 Quanten-Computer Wir benötigen auch zwei Zustände: 0 und L Z.B. : Angeregt : ; Grundzustand: Kohärente Besetzung: Quantenbit = Qubit b = a 1 *|0> + a 2 *|L>; |a 1 | 2 = 50 %; |a 2 | 2 = 50 % Ziffern 0 bis 15 alle gleichzeitig in: b 4 b 3 b 2 b 1 Ziffer = b N….. b 3 b 2 b 1 Darstellung aller 2 N -1 Zahlen. Gleichzeitig Multiplikation aller Zahlen von (0 bis 15)*(0 bis 15): b 4 b 3 b 2 b 1 * c 4 c 3 c 2 c 1 Quanten-Gatter (Quantum Gates)

17 Der Pferdefuß !!! Auslesen zerstört Kohärenz und ergibt nur ein beliebiges Resultat. Durch Gatter-Operationen kann die Wahrscheinlichkeit das richtige Resultat auszulesen bis beinahe 100% erhöht werden.

18 Was ist einfacher beim Quanten-Computer? Skalierung? Nein! Zuverlässigkeit ? Nein! Schnelligkeit? Nein! Suche eines Namens zu einer Telefonnummer (z. B. im Berliner Telefonbuch mit 2 Millionen Eintragungen: im Mittel 1Million Versuche. Mit Quanten-Computer Wurzel(2 Millionen) = 1415 Versuche. Ja! Sichere Verschlüsselung: Zerlegung einer großen Zahl (250 Stellen) in Primzahlen nicht möglich für klassische Computer. Ja! (National Security Agency = NSA in den USA) Sichere Verschlüsselung. (U-Boote; Rommel)

19 Kann Schrödingers Katze tot und lebendig sein? Der Physik-Nobelpreis 2012: Serge Haroche, Paris; David Wineland, Boulder. Amand Faessler, Tübingen Zusammenfassung: 1.Einzelne Atome manipuliert. 2.Messung ohne Zerstörung des Zustandes. 3.Schrödingersche Katzen-Zustände: Grundzustand und angeregt, Atom ist in beiden Zuständen, bei Messung nur in einem. 4.Quanten-Computer: a) Suche in einer N-Liste: Wurzel(N) N Rechner. b) Total sichere quantenmechanische Verschlüsselung. ENDE


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