Die quantenmechanische Verschränkung von Teilchen hat am Anfang des 20. Jahrhunderts für viele Fragen gesorgt. So viele Fragen, dass die Existenz von Verschränkung erst seit dem Nobelpreis 2022 als geklärt gilt. Was einst als „Spuk“ galt, ist heute eine Schlüsselressource der Quantenwelt: Verschränkung ermöglicht sichere Kommunikation, das „Teleportieren“ von Quantenzuständen und Algorithmen, die klassische Computer Aufgaben schneller lösen lässt.

In diesem Kurs erarbeiten wir gemeinsam die mathematischen und physikalischen Grundlagen zur Beschreibung dieses Phänomens. Hierzu lernen die Teilnehmenden anfangs spielerisch das Konzept der Superposition kennen und beschreiben es anschließend mathematisch. Anhand der Lichtpolarisation nähern wir uns der Realisierung von Qubits, einer quantenmechanischen Erweiterung des klassischen Bits. Dieses Verständnis wird dann im Kontext der Messung und Manipulation der Qubits weiter ausgebaut. Final wird die Verschränkung als nichtlokale Superposition behandelt und das Protokoll der Quantenteleportation gemeistert.

Im zweiten Teil gestalten die Teilnehmenden, wohin die Reise geht. Sie wählen Themen, in denen sie ihr Wissen vertiefen möchten: Anwendungen wie Quantenkryptographie, komplexere mathematische Konzepte oder philosophische Fragen.

Unbedingt notwendig für diesen Kurs ist ein großes Interesse an den Eigenarten der Quantenmechanik und dem mathematischen Argumentieren mit Stift und Papier. Außerdem wird das Verständnis von Funktionen/Abbildungen und eine sichere Anwendung des Distributivgesetzes vorausgesetzt. Bei Bedarf können diese Punkte mithilfe eines Vorbereitungsskripts aufgefrischt werden.