"im Gegensatz zu einem klassischen Bit, das nur 0 oder 1 sein kann, kann ein Qubit 0 oder 1 oder beides zugleich sein!"
Qubit	klassisches Bit
Stellen Sie sich nun vor, wir würden jetzt den Kern eines Atoms als “Bit” verwenden und die Richtung des Kern-Spins messen, um das Bit zu "lesen" (wodurch wir entweder "Spin-Up" oder "Spin-Down" als Ausgabe erhalten).	Zustände: 2 (0 und 1)
Wir wählen uns jetzt zwei spezielle Zustände, sagen wir "Osten" und "Süden" (sie müssen nur 90 Grad auseinander liegen), die durch die Messoperation auf 0 bzw. auf 1 abgebildet werden. Das Ergebnis der Messoperation ist zufällig, aber der Zustand des Qubits bestimmt wie die Wahrscheinlichkeit 0 und die Wahrscheinlichkeit 1 zu messen ist.

Es ist egal, welches QuBit gemessen wird, es gehen alle in einen machbaren Zustand

einzelnes QuBit	einzelnes klassisches Bit
2 QuBits - Beispiel unten	2 klassische Bits
viele QuBits	viele klassische Bits

"Wenn Sie einen Quantencomputer bauen und die Qubits im Register vom Rest der Welt isolieren, hat die Sammlung von Qubits im Register immer einen Zustand. Aber Untermengen (einschließlich einzelner Qubits) haben nur Zustände, wenn sie nicht mit den anderen "verschränkt" sind. Falls Sie jetzt darauf warten, dass ich definiere, was Verschränkung bedeutet, haben Sie es gerade verpasst. "
unverschränkt	verschränkt
Der Zustand eines Qubits ist also viel mehr als nur ein "Bit" an Information. Es werden 4 reelle Zahlen a,b,c,d (die zusammen 2 komplexe Zahlen darstellen) benötigt, um ihn zu beschreiben. Diese können jeden beliebigen Wert haben, solange sie folgende Bedingung erfüllen: a2 + b2 + c2 + d2 = 1
jedes der Qubits hat seinen eigenen Zustand	Zustand der Sammlung als Kombination dieser individuellen Zustände darstellen, sodass man nur 2n komplexe Zahlen
50 Qubits => Sammlung als Kombination dieser individuellen Zustände darstellen, sodass man nur 2n komplexe Zahlen => 100	50 Qubits => 2n = 1'125'899'906'842'624 .
Verschränkung kann selbst bei n=2 (sodass 2n = 2n) neue Zustände ermöglichen:
"Stellen Sie sich vor, Sie haben 2 Qubits a und b und diese sind nicht verschränkt, haben also jeweils ihren eigenen Zustand. Qubit a hat eine Wahrscheinlichkeit Pa(0) eine 0 zu messen und Pa(1)=1−Pa(0) für eine 1. Genauso definieren wir Pb(0) and Pb(1). " Pab(00)=Pa(0)xPb(0) Pab(01)=Pa(0)xPb(1) Pab(10)=Pa(1)xPb(0) Pab(11)=Pa(1)xPb(1) Beachtaen Sie, das wenn Pab(00)=0 ist, ist mindestens Pab(01) oder Pab(10) auch 0, egal wie man die Zustände für a und b wählt.	Wenn nun a und b verschränkt sind, wird der Zustand des Paares a b von 4 unabhängigen komplexen Zahlen beschrieben, eine für jede mögliche Ausgabe und kann damit einfach so gesetzt werden, dass: Pab (00) = 0 Pab (01) = 1/2 Pab (10) = 1/2 Pab (00) = 0
	In anderen Worten können wir a und b so verschränken, dass für jedes von ihnen das Messergebnis eine gleiche Wahrscheinlichkeit hat 0 oder 1 zu sein. Wenn wir aber beide messen, erhalten wir garantiert zwei unterschiedliche Werte. Das zeigt wie die Verschränkung die Menge der möglichen Zustände für mehrere Qubits erweitern kann.

Aus der Quantenmechanik lassen sich Bedingungen nennen, ich welchem 2 "Teile" nur bestimmte Zustände zueinander annehmen können:

• 1 Photon waagerecht polarisiert und ein weiteres senkrecht
• Spin up und down - Eigendrehimpuls von Elementarteichen (zwei gleiche Spin sind ausgeschlossen)

Damit hat man 2 einzelne "Teilchen", welche aber miteinander verschränkt sind. Wirken auf die "Teilchen" keine äussere Einflüsse, behalten sie ihren Zustand (0 und 1) solange, bis von aussen auf ein "Teilchen" eingegriffen wird - entspricht auch einer Messung. Dann gehen beide "Teilchen" in "statischen" Zustand.
Das paradoxe daran ist, dass man diese "Teilchen" auch kilometerweit von einander trennen kann (wurde in der Praxis nachgewiesen).
Bei der Messung gehen beide "Teilchen" gleichzeitig - schneller als mit Lichtgeschwindigkeit - in einen statischen Zustand.
Dieses Paradoxon können die meisten nicht vertsehen, mich eingeschlossen, selbst Albert Einstein ist an den Ergebnissen der Quantenmechanik verzweifelt ("Gott würfelt nicht").
Praktisch ist diese Gleichzeitigkeit nicht zu nutzen, da man, wenn man an einem Ort - sagen wir B - das Ergebnis misst, mit dem Ergebnis erst etwas anfangen kann, wenn man weiss, was der Zustand Ort A ist => man fliegt mit Lichtgeschwindigkeit zu A, schaut nach und wieder mit Lichtgeschwindigkeit zurück, um das Ergebnis von B nutzen zu können.

Quelle: Q1    top