Was ist Verschränkung (Quantenverschränkung)?

Verknüpfung der Zustände mehrerer Qubits, die sich nicht als Kombination der Zustände der einzelnen Qubits schreiben lässt. In (|00⟩ + |11⟩)/√2 stimmen die beiden Messergebnisse immer überein. Sie ist eine der Quellen der Rechenleistung von Quantencomputern, lässt sich aber nicht nutzen, um Informationen schneller als das Licht zu übertragen.

Japanische Bezeichnung: 量子もつれ

„Verschränkung (Quantenverschränkung)“ kommt in 2 Übungsfragen aus 1 Themen vor, z. B. Hardware für Quantencomputer.

Fachgebiet: Hardware für Quantencomputer

Jetzt üben: Fragen zu Verschränkung (Quantenverschränkung)

Zwei Qubits befinden sich im verschränkten Zustand (|00⟩ + |11⟩)/√2. Welche Aussage ist richtig?

AAuch wenn das erste Qubit gemessen wird, bleibt das zweite in einem Zustand, der 0 und 1 mit je 50 % Wahrscheinlichkeit liefert
BLiefert die Messung des ersten Qubits 0, ist das zweite sicher 0; liefert sie 1, ist das zweite sicher 1
CIndem man das Messergebnis des ersten Qubits wählt, lassen sich Informationen schneller als das Licht zum weit entfernten zweiten Qubit senden

Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: B. Liefert die Messung des ersten Qubits 0, ist das zweite sicher 0; liefert sie 1, ist das zweite sicher 1

Dieser Zustand ist eine Superposition von |00⟩ und |11⟩ ohne Anteil von |01⟩ oder |10⟩, daher stimmen die beiden Messergebnisse immer überein. Betrachtet man eines der Qubits allein, erscheinen 0 und 1 jeweils in 50 % der Fälle, doch die Ergebnisse sind auf eine Weise korreliert, die zwei unabhängige Bits nicht erklären können; das ist die Quantenverschränkung. Welches Ergebnis erscheint, ist jedoch zufällig und kann von der messenden Person nicht gewählt werden, daher lässt sich Verschränkung nicht nutzen, um Informationen schneller als das Licht zu übertragen. In einem Quantencomputer bestimmt die Qualität der Zwei-Qubit-Gatter, die Verschränkung erzeugen, die Leistung maßgeblich mit.

Ausgehend vom Zwei-Qubit-Zustand |00⟩ (die linke Ziffer ist das erste Qubit) wird auf das erste Qubit ein H-Gatter angewendet, gefolgt von einem CNOT-Gatter mit dem ersten Qubit als Steuer- und dem zweiten als Zielqubit. Welcher Zustand ergibt sich?

A(|00⟩ + |11⟩)/√2
B(|00⟩ + |10⟩)/√2
C(|01⟩ + |10⟩)/√2

Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: A. (|00⟩ + |11⟩)/√2

Das H-Gatter versetzt das erste Qubit in eine Superposition und ergibt (|00⟩ + |10⟩)/√2. Das CNOT-Gatter kehrt das Zielqubit nur um, wenn das Steuerqubit 1 ist; aus |10⟩ wird also |11⟩, und der Zustand wird zu (|00⟩ + |11⟩)/√2. Das ist ein verschränkter Zustand, ein sogenannter Bell-Zustand, in dem die Messergebnisse der beiden Qubits immer übereinstimmen. Die Kombination aus H-Gatter und CNOT-Gatter ist die grundlegendste Schaltung zur Erzeugung von Verschränkung.

„Verschränkung (Quantenverschränkung)“ in den Erläuterungen

Betrachtet man eines der Qubits allein, erscheinen 0 und 1 jeweils in 50 % der Fälle, doch die Ergebnisse sind auf eine Weise korreliert, die zwei unabhängige Bits nicht erklären können; das ist die Quantenverschränkung.
Zwei Qubits befinden sich im verschränkten Zustand (|00⟩ + …
Die Kombination aus H-Gatter und CNOT-Gatter ist die grundlegendste Schaltung zur Erzeugung von Verschränkung.
Ausgehend vom Zwei-Qubit-Zustand |00⟩ (die linke Ziffer ist…

Was ist Verschränkung (Quantenverschränkung)?

Jetzt üben: Fragen zu Verschränkung (Quantenverschränkung)

Zwei Qubits befinden sich im verschränkten Zustand (|00⟩ + |11⟩)/√2. Welche Aussage ist richtig?

Ausgehend vom Zwei-Qubit-Zustand |00⟩ (die linke Ziffer ist das erste Qubit) wird auf das erste Qubit ein H-Gatter angewendet, gefolgt von einem CNOT-Gatter mit dem ersten Qubit als Steuer- und dem zweiten als Zielqubit. Welcher Zustand ergibt sich?

„Verschränkung (Quantenverschränkung)“ in den Erläuterungen

Fragen mit „Verschränkung (Quantenverschränkung)“ (2)

Verwandte Begriffe