Hannover 2016 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 10: Neue Konzepte 2

DD 10.3: Vortrag

Dienstag, 1. März 2016, 15:10–15:30, V 405

Visualisierung des Unsichtbaren: das Qubit als Schlüssel zur Quantenphysik — •Wolfgang Dür¹ und Stefan Heusler² — ¹Institut für Theoretische Physik und Institut für Fachdidaktik, Universität Innsbruck — ²Institut für Didaktik der Physik, Universität Münster

Viele der zentralen Konzepte der Quantenmechanik können mit dem einfachsten Quantensystem, dem Qubit, eingeführt und erklärt werden. Dazu gehören das Superpositionsprinzip, das stochastische Verhalten und Zustandsänderung bei Messungen sowie die Heisenbergsche Unschärferelation. All dies kann unter Verwendung von ansprechenden Visualisierungen demonstriert werden, und selbst eine genaue Behandlung erfordert nur einfache Mathematik. Sowohl abstrakte Eigenschaften von Qubits als auch deren vielfältige physikalische Realisierung werden angesprochen. Eine Erweiterung auf Systeme von 2 und mehr Qubits ist möglich, wobei in diesen Systemen Verschränkung eine zentrale Rolle spielt. Wir entwickeln Illustrationen und Visualisierungen für Verschränkung, und diskutieren in diesem Zusammenhang sowohl fundamentale Prinzipien, wie z.B. Bell Ungleichungen, als auch mögliche Anwendungen wie etwa Teleportation oder das Quanteninternet. Dieser Zugang liefert eine direkte Anknüpfung an Themen der modernen Forschung, und eröffnet einen vielversprechenden neuen Zugang zur Quantenphysik für den Schulunterricht.

W.Dür und S.Heusler, PhyDid A ,Nr. 11, Band 1 (2012); PhyDid A, Nr. 13, Band 1 (2014); Phys. Teach. 52, 489 (2014); Das Quanteninternet, erscheint in Praxis d.Naturwissenschaften(2016).