Kurs Q.2
„Spooky Action at a distance“

Von den Grundzügen der Quantenmechanik bis zu Entanglement und Quantencomputern

Zur QuantenAkademie 2025
10.08. - 25.08.2025

Die Theorie der Quanten erlaubt die Verschränkung (Entanglement) mehrerer Zustände, wie zum Beispiel der Spins von Elektronen oder der Polarisationsrichtung von Photonen. Eine Messung des Spins eines der beiden Elektronen legt bei vorliegender Verschränkung automatisch den Spin des anderen Elektrons fest. Da die Information der Messung demnach auch über beliebig große Entfernungen direkt den Zustand des anderen beeinflusst, nannte Einstein dieses Phänomen „Spooky action at a distance“. Eine Lösung dieses Paradoxes wäre, dass der Zustand der Spins schon vor der Messung feststeht, dieser Zustand uns aber aufgrund von ”Hidden Variables” nicht zugänglich ist.

Der Kurs baut zunächst ein Grundgerüst der Quantenmechanik auf, um die teilweise unintuitiven Konzepte der Quantenmechanik mathematisch und anhand von Beispielen zugänglich zu machen. Darauf aufbauend wird die oben genannte Problematik diskutiert, welche zu Beginn der Quantenmechanik große Fragen darüber aufwarf, ob das Universum deterministisch oder probabilistisch ist. Das Ziel des Kurses ist ein Verständnis von Bell’s Inequality, mit welcher nachgewiesen werden konnte, dass Entanglement tatsächlich real ist (Nobelpreis 2022). Eine Erkenntnis, die, wie der Kurs diskutiert, eine essenzielle Voraussetzung für Quantencomputing ist.

Für den Kurs ist kein fachliches Vorwissen notwendig, alle Konzepte werden schrittweise erarbeitet. Um die Konzepte der Quantenmechanik zu verinnerlichen, lösen die Teilnehmenden in Kleingruppen Probleme, welche dann im Kurs besprochen werden. Besonders schön: Physik heißt Mathematik. Deshalb sollen die Teilnehmenden die notwendigen mathematischen Werkzeuge, insbesondere der linearen Algebra, vor dem Kursbeginn unter Anleitung der Kursleitenden erarbeiten.

Die Kursleitung