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Was ist Teleportation?

Teleportation nennt man die Herstellung einer exakten Kopie eines Quantensystems an einem anderen Ort durch Ausnutzung verschränkter Zustände. Also auf Deutsch: Angenommen, eine Person an Punkt $A$, nennen wir sie Alice, will einer Person an Punkt $B$, nennen wir ihn Bob, ein Quantensystem $Q$ übermitteln, und zwar so, daß Bob nachher über eine exakte Kopie von $Q$ verfügt. Dann gibt es zwei Möglichkeiten: entweder $Q$ wird durch einen Satz dispersionsfrei meßbarer Observablen vollständig beschrieben, oder nicht. Wenn ja, dann kann Alice diesen Satz beobachtbarer Größen einfach messen, Bob übermitteln, und Bob kann dann eine Kopie von $Q$ anfertigen. Wenn nein, gibt es eine Unschärferelation, die verhindert, daß Alice die Information, die $Q$ vollständig beschreibt, überhaupt messen kann. Wenn Alice beispielsweise ein Photon

\begin{displaymath}
\mathinner{\vert{\psi_1}\rangle}=\alpha\mathinner{\vert{h}\rangle}_1+\beta\mathinner{\vert{v}\rangle}_1
\end{displaymath}

hat, dessen Polarisationsrichtung $\phi=\mbox{$\mathrm{atan}$}(\beta/\alpha)$ (wobei $h$ ,,horizontal`` und $v$ ,,vertikal`` bedeutet und $\phi$ der Winkel der Polarisationsebene mit der Horizontalen ist) sie nicht kennt, wird ihr ein auf horizontal/vertikal eingesstellter polarisierender Strahlteiler lediglich mit der Wahrscheinlichkeit $\alpha^2$ das Meßergebnis ,,horizontal`` und mit der Wahrscheinlichkeit $\beta^2$ das Meßergebnis ,,vertikal`` mitteilen. Für die genaue Messung der Polarisationsrichtung müßte sie jedoch ein Ensemble vieler gleich polarisierter Photonen messen, so $\alpha$ und $\beta$ bestimmen und daraus den Ensemblemittelwert von $\phi$ berechnen. Hat Alice jedoch lediglich ein einzelnes Photon zur Verfügung, geht das natürlich nicht. Alice kann jedoch unter Ausnutzung verschränkter Zustände Bob ein Photon übermitteln und dieses zu einer exakten Kopie des ersten Photons machen.




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Hendrik van Hees 2004-03-17