Abo
  • Services:

Alice teleportiert ein Qubit

Bei der Übertragung einer Nachricht mit Quantenteleportation werden zwei Qubits von Alice und Bob mit Hilfe eines dritten Vermittlerqubits in einen zufälligen, aber quantenphysikalisch miteinander verschränkten Zustand versetzt. In Experimenten zur Quantenkommunikation ist dieses Vermittlerqubit ein verschränktes Photonenpaar. Je ein Photon des Paars wird an Alice und Bob geschickt, die dann ihr Qubit mit dem Zustand ihres Photons verschränken können. Alice muss diesen zufälligen Zustand ihres Qubits anschließend messen und Bob mitteilen.

Stellenmarkt
  1. Bosch Sicherheitssysteme GmbH, Hamburg
  2. Hays AG, Frankfurt

Das Ergebnis dieser Messung ist zwar zufällig, aber wegen der Verschränkung der Qubits miteinander kann Bob zusammen mit dem Messergebnis von Alice jetzt herausfinden, wie er aus dem Zustand seines Qubits den ursprünglichen Zustand des Qubits von Alice rekonstruieren kann. Dabei muss Alice nie verraten, welche Information sie übertragen wollte. Denn die zur Rekonstruktion nötigen Informationen sind äußerlich völlig zufällige Bits.

Für die Quantenteleportation kommen zwei Bauteile zum Einsatz, die auch zur Konstruktion eines Quantencomputers benötigt werden: Das Hadamard-Gatter und das CNOT-Gatter. Außerdem sind drei Qubits nötig. Ein Qubit hat zunächst die Nachricht von Alice. Ein weiteres Qubit hat Bob, der es in den Zustand des Qubits von Alice versetzen will, um ihre Nachricht lesen zu können. Das dritte ist das Vermittlerqubit. Es kann zwischen Alice und Bob übertragen werden, um die anderen beiden Qubits zu verschränken. Es kann aber auch ein verschränktes Photonenpaar sein, mit dessen Hilfe die beiden Qubits miteinander verschränkt werden.

Alice und Bob bereiten die Teleportation vor

Um eine Nachricht zu übertragen, versetzt Alice zunächst ihr Qubit in den Zustand, den sie übertragen will. Also einen, in dem immer eine Null oder eine Eins gemessen wird. Um empfangsbereit zu sein, hat Bob sein Qubit zuvor schon in einen definierten Null-Zustand versetzt.

In einem Quantencomputer würde jetzt das vermittelnde Qubit mit einem Hadamard-Gatter in einen Zustand versetzt, in dem es eine 50-Prozent-Chance hat, im Zustand Null oder im Zustand Eins gemessen zu werden. Ein verschränktes Photonenpaar hat diese Eigenschaft schon bei seiner Entstehung. Damit erfüllt das Qubit oder das Photonenpaar die gleiche Rolle wie das One-Time-Pad im letzten Beispiel.

Als nächstes verschränken Alice und Bob ihre beiden Qubits über ein CNOT-Gatter mit ihrer Hälfte des verschränkten Photonenpaars. Oder Bob verschränkt erst sein Qubit über ein CNOT-Gatter mit dem Vermittlerqubit und schickt es anschließend zurück, damit Alice ihr Qubit mit dem Vermittlerqubit verschränken kann.

Falls das Vermittlerqubit im Zustand Eins war, wird Bobs Qubit durch die Verschränkung in den Zustand Eins versetzt. Wenn nicht, dann bleibt es im Zustand Null. Ohne eine Messung kann niemand herausfinden, was passiert ist. Aber die Messung würde den Zustand des Vermittlerqubits stören, und noch sind keine Informationen übertragen worden.

Das Vermittlerqubit ist nur von außen zufällig

Das Vermittlerqubit ist von Anfang an absichtlich in einem unbestimmbaren Zustand, der einen zufälligen Messwert ergeben würde. Trotzdem wird es benutzt, um die anderen Qubits mit CNOT-Gattern zu verschränken. Sollte sich das Vermittlerqubit im Zustand Eins befunden haben, dann kehrt das CNOT-Gatter den Zustand des anderen Qubits um. Sonst nicht.

Das erscheint zunächst etwas merkwürdig. Wenn der Messwert des Vermittlerqubits mit Absicht rein zufällig ist, was bringt es also, seinen Zustand umzukehren? Tatsächlich ist das Vermittlerqubit anfangs in einem genau definierten Zustand, der mit einem Plus oder Minus bezeichnet wird und sich auch umkehren lässt. Allerdings haben sowohl Plus als auch Minus die Eigenschaft, dass ihre Messwerte rein zufällig entweder Null oder Eins ergeben.

Das Vermittlerqubit ist also in einem Zustand, der nur von außen nicht messbar ist, aber durch die Verschränkung trotzdem Informationen in sich tragen kann.

 Qubits teleportieren: So funktioniert Quantenkommunikation per SatellitTeleportation geht nur mit Lichtgeschwindigkeit 
  1.  
  2. 1
  3. 2
  4. 3
  5.  


Anzeige
Top-Angebote
  1. 299€ + 4,99€ Versand oder Abholung im Markt
  2. 0,00€
  3. ab 1.119€ (Ersparnis: 310€)
  4. für 109,99€ statt 189,99€ (Neupreis) und 32 GB für 139,99€ statt 219,99€ (Neupreis)

gfa-g 13. Jan 2018

Stimmt so nicht. Wenn zwei Teilchen verschränkt sind, nimmt das eine Teilchen nicht...

brutos 21. Jun 2017

Google mal nach dem Pionier: https://futurezone.at/science/quantenphysiker-anton...

Frank... 19. Jun 2017

Nö. Die beiden verschränkten Photonen können von sonstwoher kommen. Zum Beispiel einem...


Folgen Sie uns
       


Lenovo Ideapad 720S - Test (AMD vs. Intel)

Wir vergleichen Lenovos Ideapad 720S mit AMDs Ryzen 7 und Intels Core i5.

Lenovo Ideapad 720S - Test (AMD vs. Intel) Video aufrufen
Dell XPS 13 (9370) im Test: Sehr gut ist nicht besser
Dell XPS 13 (9370) im Test
Sehr gut ist nicht besser

Mit dem XPS 13 (9370) hat Dell sein bisher exzellentes Ultrabook in nahezu allen Bereichen überarbeitet - und es teilweise verschlechtert. Der Akku etwa ist kleiner, das spiegelnde Display nervt. Dafür überzeugen die USB-C-Ports, die Kühlung sowie die Tastatur, und die Webcam wurde sinnvoller.
Ein Test von Marc Sauter und Sebastian Grüner

  1. Ultrabook Dell hat das XPS 13 ruiniert
  2. XPS 13 (9370) Dells Ultrabook wird dünner und läuft kürzer
  3. Ultrabook Dell aktualisiert XPS 13 mit Quadcore-Chip

HP Z2 Mini Workstation G3 im Test: Leises Rauschen hinterm Monitor
HP Z2 Mini Workstation G3 im Test
Leises Rauschen hinterm Monitor

Unterm Tisch, auf dem Tisch oder hinter den Bildschirm geklemmt: HPs Z2 Mini Workstation ist ein potentes, wenn auch nicht gerade sehr preiswertes Komplettsystem. Den Preis ist der PC aber wert, denn er ist leise, modular und kann einfach gewartet werden. Der Admin dankt!
Ein Test von Oliver Nickel

  1. HP Pavilion Gaming Hardware für Gamer, die sich Omen nicht leisten wollen
  2. Chromebook x2 HP präsentiert Chrome-OS-Detachable mit Stift
  3. Laserjet Pro M15w und M28w HPs Laserdrucker schrumpfen auf 34 Zentimeter Länge

Facebook-Anhörung: Zuckerbergs Illusion von der vollen Kontrolle
Facebook-Anhörung
Zuckerbergs Illusion von der vollen Kontrolle

In einer mehrstündigen Anhörung vor dem US-Senat hat Facebook-Chef Mark Zuckerberg sein Unternehmen verteidigt. Doch des Öfteren hinterließ er den Eindruck, als wisse er selbst nicht genau, was er in den vergangenen Jahren da geschaffen hat.
Eine Analyse von Friedhelm Greis

  1. Facebook Messenger Zuckerbergs Nachrichten heimlich auf Nutzerkonten gelöscht
  2. Böswillige Akteure Die meisten der zwei Milliarden Facebook-Profile ausgelesen
  3. DSGVO Zuckerberg will EU-Datenschutz nicht weltweit anwenden

    •  /