Der Quantenmechanik in die Karten geschaut: Quantenbits in der Ionenfalle

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Abstract

Ein Ion bildet in einer Ionenfalle ein quantenmechanisches Zwei-Niveau-System: ein Quantenbit. Mit Laserlicht lassen sich zwei oder mehr 40Ca+-Ionen in der Falle so präparieren, dass sie miteinander verschränkte Quantenbits bilden. Mit diesen Qubits sind Grundoperationen der Quanteninformationstechnik durchführbar, zum Beispiel die Herstellung von Bell-Zuständen. Auch die Dichtematrix der Quantenzustände lässt sich damit direkt vermessen. Drei und mehr Ionen können auch auf verschiedene Art miteinander verschränkt werden. Damit bilden Ionen in einer Falle einen idealen Experimentierbaukasten. Er macht alle grundlegenden quantenmechanischen Prozesse einer ganz direkten Beobachtung zugänglich.

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