Quantenphysik Quanteninformation Universitt Heidelberg Kirchhoff Institut fr Physik

Quantenphysik Quanteninformation Universität Heidelberg, Kirchhoff Institut für Physik http: //www. kip. uni-heidelberg. de/matterwaveoptics/

Geschichte 1924 De Broglie 1926 Schrödinger 1935 Einstein/Podolsky/Rosen 1963 Bell Ungleichungen 1996 Shor Algorithmus Technologie Zweifel Grundlage 1900 Planck

1900 Planck LICHTENERGIE KANN NUR IN KLEINSTEN EINHEITEN (QUANTEN) TRANSPORTIERT WERDEN LICHTTEILCHEN - PHOTONEN

2004 Photon-Nachweis in unserem Labor Atome LICHT 2 Photonen 1 cm/sec~0. 036 km/h

1924 De Broglie PHOTONEN ATOME JA EM-Wellen ? MATERIE-Wellen 1 Y(x, t) 0 -1 Ort

1924 De Broglie – Unser Labor ATOME MATERIEWELLEN Ort Eine Schnecke 5 mm/s 2 10 -29 m Atome im Raum 500 m/s 9 10 -12 m Atome im Labor <1 mm/s 45 10 -6 m

1926 Schrödinger Strahlteiler Lichtenergie eines Photons

Superposition Strahlteiler Lichtenergie eines Photons Polarisation des Lichtes ABER

Superposition ABER + = jung alt

1935 Einstein/Podolsky/Rosen 1963 Bell Ungleichungen Strahlteiler ? Lichtenergie eines Photons Messe „ Gott würfelt nicht “ ? Spezial-Lichtquelle Photon 1 Photon 2 EINSTEIN: ES MUSS EINE THEORIE DAHINTER GEBEN ! UND Messe

Ab 1980 Neue Technologie Quanteninformation + = jung QUBIT alt BIT 0 1

1984 Quantenkryptographie 010010101110101 Nachricht 00110101011 Schlüssel 01111001110 Gesendete Nachricht muss zufällig sein, und nur Alice und Bob bekannt sein

1984 Quantenkryptographie Sichere Übertragung des Schlüssels 110010010…. . Abhörer 0 x

2003 Quantenkryptographie in den Bergen 23. 4 km Prof. Harald Weinfurter (München)

2003 Zufällige Analyse in der Quantenkryptographie Absolut zufällige Wahl der Analysatoren Strahlteiler

Seit 90 er Quantencomputer Alle 18 Monate verdoppelt sich die Leistung der Chips schneller = kleiner 1 m 1840 1 nm 1980 2003 2017

Seit 90 er Quantencomputer 000 001 010 011 100 101 110 111 Quanten F (x) Prozessor F(000) F(001) F(010) F(011) F(100) F(101) F(110) F(111) n=300 -> 2300 Zuständen ~ # Atome im Universum INPUT Quanten-logische Operationen OUTPUT

1996 - Quantencomputer Nicht alle Probleme können schneller als mit klassischen Rechnern gelöst werden ! Peter Shor 1996 ABER PRIMZAHLENZERLEGUNG KANN SCHNELLER GELÖST WERDEN Dezember 2001 : erste QUANTEN-Computer Faktorisierung Mit 7 QUBITs 15 = 3 * 5

1926 Schrödinger/Heisenberg

Literatur: Physik: Atome-Atomkerne-Elementarteilchen, Horst Hänsel/Werner Neumann Spektrum Akademischer Verlag Gmb. H Heidelberg-Berlin-Oxford 1995 The quantum theory of light, Rodney Loudon Oxford University Press –Oxford 1990

Cryptography

Einsten-Podolsky-Rosen Paradox Phys. Rev. 47, 777 (1935)