Kann Schrödingers Katze tot und lebendig sein?

Der Physik-Nobelpreis 2012Serge Haroche, 68 J., Paris;

David Wineland, 68 J., Boulder.

Amand Faessler, Tübingen

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

Lehrer-Schüler; Nobelpreise

Kopfermann (Göttingen Heidelberg)

Wolfgang Paul (Bonn)

Nobelpreis 1989

Hans Georg Dehmelt (Göttingen, Seattle)

Nobelpreis 1989

David Wineland(Boulder) Nobelpr. 2012

Peter Toschek (Hamburg)1980 ein Ion in Paul-Falle

Kann Schrödingers Katze zugleich tot und leendig sein?

Schrödingers Katze 1935

Das Doppeleben von Schrödingers Katze: Lebendig oder tot ?

Jöhnson‘sche Dr-Arbeit: Elektron durch Doppelspalt bei Möllenstedt in Tübingen 1959

ElektronenquelleEin Elektron geht gleichzeitig durch beide Spalte (Bilokation: Sonst nur bei Heiligen).

David Wineland: Paul-Falle um ein Ion zu speichern.

Anregung mir Laser-Strahlen.

Ion hat drei beteiligte Zustände:

Anregung durch Laser.

Wechselstrom

Wineland hat drei Ionen in seiner Falle

Rubidium-Atome

Serge Haroche: Atom in zwei verschiedenen hoch angeregten „Rydberg“-Zuständen.

Photonen-Falle mit 10-16

Um Faktor 100 genauer als die Cäsium-Funkuhr der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt.

Seit dem Urknall (14 Milliarden Jahre) höchstens 5 Sekunden falsch.

Wineland Haroche

Apparatur von Haroche: Wieviele Photonen(g‘s) sind im Hohlraum C ?

Blau: Rb-Strahl

Rosa: p/2 - Laser-Puls | > + ei DE t | >

Laser | >: n=50R1: | >: n=51

In Hohlraum C:| > | > + g| > + g | >

Blau: Rb-Strahl

Rosa: Laser-puls p/2 | > + ei DE t | >

In B, Laser | >In R1, Laser | >

In Hohlraum C:| > | > + g| > + g | >

Apparatur von Haroche: Wieviele Photonen(g‘s) sind im Hohlraum C ?

n= 51

n= 50

Coulomb-PotAbstand

Vom Computer zum Quanten-Computer

• Normaler Computer: Bit 0 oder L Ziffer: 0 0; Ziffer: 1 L Ziffer: 8 L000 = 1*23+ 0*22 + 0*21 + 0*20

Ziffer: 13 LL0L = 1*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20

Grundrechenoperationen: Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren und

Dividieren werden aus einfachen Manipulationen mit den sogenannten Gattern

(Gates) zusammengesetzt.

Quanten-Computer • Wir benötigen auch zwei Zustände: 0 und L • Z.B. : Angeregt : ; Grundzustand: Kohärente Besetzung: Quantenbit = Qubit b = a1*|0> + a2*|L>; |a1|2 = 50 %; |a2|2 = 50 %

Ziffern 0 bis 15 alle gleichzeitig in: b4b3b2b1

Ziffer = bN…..b3b2b1 Darstellung aller 2N -1 Zahlen.

Gleichzeitig Multiplikation aller Zahlen von (0 bis 15)*(0 bis 15): b4b3b2b1 * c4c3c2c1

Quanten-Gatter (Quantum Gates)

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.

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)

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