«Ich denke, man kann mit Sicherheit sagen, dass niemand die Quantenmechanik versteht.» (Richard Feynman, 1964)
Was
steckt hinter dieser Aussage des Nobelpreisträgers Feynman? Ist sie
immer noch gültig? Die Quantenphysik ist heute schließlich eine der
empirisch am besten bestätigten Theorien der Physik. Sie lieferte
Erklärungen für vorher Unerklärbares, stellte dabei aber gleichzeitig
das Verständnis unserer Welt auf den Kopf. Wir verdanken der
Quantenphysik eine Vielzahl neuer Technologien, ohne die unsere moderne
Zivilisation nicht mehr denkbar wäre. Quantum Engineering als die
ingenieurmäßige Beherrschung von Technologien, die auf Effekten der
Quantenmechanik beruhen, soll zukünftig Herausforderungen bewältigen,
für die klassische Technologien bislang nicht ausreichen. Dazu gehören
unter anderem technisch abhörsichere Datenkommunikation, ultrapräzise
Messgeräte oder wesentlich leistungsfähigere Computer.
In diesem
Kurs werden die Grundlagen der Quantenphysik vorgestellt, ohne jedoch
eine vollständige mathematische Beschreibung der Quantenmechanik
einzufordern. Ein Schwerpunkt des Kurses ist die gerade erst begonnene
"Zweite Quantenrevolution": Neben elementaren Verfahren der
Quantenkommunikation (Quantenteleportation und Quantenkryptografie) wird
auch auf die Funktionsweise eines Quantencomputers intensiver
eingegangen.
Studieninhalt
• Grundlagen und Geschichte der Quantenmechanik
• Die Kopenhagener Deutung
• Fundamentale Experimente der Quantenphysik
• Schrödingers Katze - Die Superposition sich ausschließender Zustände
• Einsteins "spukhafte Fernwirkung" - Das 1x1 der Quantenverschränkung
• Moderne Anwendungen der Quantenphysik
• Quantenteleportation & Quantenkryptographie
• Funktionsweisen universeller und adiabatischer Quantencomputer