Quanteninformation:Fundamentales, Übergang zum Klassischen

Quantenphysik widerspricht dem Paradigma des makroskopischen Realismus. Die erste Zielsetzung dieses Projekts ist die Erarbeitung eines neuen theoretischen Zugangs zum makroskopischen Realismus und zur klassischen Physik innerhalb der Quantentheorie. Der Ansatz steht nicht im Konflikt zur Theorie der Dekohärenz, unterscheidet sich von dieser aber konzeptionell, indem er das Hauptaugenmerk auf die Beobachtbarkeit von Quanteneffekten makroskopischer Objekte richtet. Der entscheidende Punkt ist, dass die Anforderungen an die Präzision unserer Messapparaturen für die Beobachtung von Quanteneffekten mit der Zahl der Freiheitsgrade des Systems steigen. Im Hinblick darauf, dass sie ultimative Beschränktheit von Ressourcen in einem Labor (oder sogar im ganzen Universum) eine fundamentale Schranke der Messgenauigkeit und Komplexität der Präparation quantenmechani- scher Zustände bedingen, wird diese experimentelle Schwierigkeit zu einer prinzipiellen Unmöglichkeit. Somit folgen die Gesetze der klassischen Physik aus jenen der Quantenmechanik unter der Restriktion auf grobkörnige Messungen. Die zweite Zielvorstellung dieses Antrags betrifft die Identifizierung der nicht-klassischen Schlüsseleigenschaften, die zur gesteigerten Leistungsfähigkeit von Quantencomputern führen. Der Grundgedanke ist, dass die Kraft von Quantencomputern sowohl in zeitlichen, inhärent quantenphysikalischen Korrelationen als auch in räumlichen Korrelationen aufgrund von Verschränkung liegt. Während alle klassischen Algorithmen gewissen Einschränkungen hinsichtlich ihrer zeitlichen (klassischen) Korrelationen unterliegen, benötigt eine Verletzung dieser Restriktionen im Fall von Quantenalgorithmen zusätzlichen zeitlichen Informationstransfer, um klassisch simuliert zu werden. Die letzte Zielsetzung ist es, eine definitive Antwort auf die Frage zu geben, in welchem Sinn quantenphysikalische Spielstrategien besser als klassische sind. Im Standardaufbau treffen die Spieler ihre Entscheidungen mittels der Anwendung lokaler Operationen an ihren physikalischen Systemen. Diese werden dann zum Ort des Schiedsrichters transportiert, der die Messungen vornimmt und die Auszahlungsbeträge berechnet. Die entscheidende Idee ist, dass klassische lokale Operationen an den Bits Wahrscheinlichkeiten für Messresultate seitens des Referees erzeugen, die allgemeinen Einschränkungen unterliegen, aber verletzt werden können, indem man lokale Quantenoperationen und verschränkte Qubits verwendet.

Quantenphysik widerspricht dem Paradigma des makroskopischen Realismus. Die erste Zielsetzung dieses Projekts ist die Erarbeitung eines neuen theoretischen Zugangs zum makroskopischen Realismus und zur klassischen Physik innerhalb der Quantentheorie. Der Ansatz steht nicht im Konflikt zur Theorie der Dekohärenz, unterscheidet sich von dieser aber konzeptionell, indem er das Hauptaugenmerk auf die Beobachtbarkeit von Quanteneffekten makroskopischer Objekte richtet. Der entscheidende Punkt ist, dass die Anforderungen an die Präzision unserer Messapparaturen für die Beobachtung von Quanteneffekten mit der Zahl der Freiheitsgrade des Systems steigen. Im Hinblick darauf, dass sie ultimative Beschränktheit von Ressourcen in einem Labor (oder sogar im ganzen Universum) eine fundamentale Schranke der Messgenauigkeit und Komplexität der Präparation quantenmechanischer Zustände bedingen, wird diese experimentelle Schwierigkeit zu einer prinzipiellen Unmöglichkeit. Somit folgen die Gesetze der klassischen Physik aus jenen der Quantenmechanik unter der Restriktion auf grobkörnige Messungen. Die zweite Zielvorstellung dieses Antrags betrifft die Identifizierung der nicht-klassischen Schlüsseleigenschaften, die zur gesteigerten Leistungsfähigkeit von Quantencomputern führen. Der Grundgedanke ist, dass die Kraft von Quantencomputern sowohl in zeitlichen, inhärent quantenphysikalischen Korrelationen als auch in räumlichen Korrelationen aufgrund von Verschränkung liegt. Während alle klassischen Algorithmen gewissen Einschränkungen hinsichtlich ihrer zeitlichen (klassischen) Korrelationen unterliegen, benötigt eine Verletzung dieser Restriktionen im Fall von Quantenalgorithmen zusätzlichen zeitlichen Informationstransfer, um klassisch simuliert zu werden. Die letzte Zielsetzung ist es, eine definitive Antwort auf die Frage zu geben, in welchem Sinn quantenphysikalische Spielstrategien besser als klassische sind. Im Standardaufbau treffen die Spieler ihre Entscheidungen mittels der Anwendung lokaler Operationen an ihren physikalischen Systemen. Diese werden dann zum Ort des Schiedsrichters transportiert, der die Messungen vornimmt und die Auszahlungsbeträge berechnet. Die entscheidende Idee ist, dass klassische lokale Operationen an den Bits Wahrscheinlichkeiten für Messresultate seitens des Referees erzeugen, die allgemeinen Einschränkungen unterliegen, aber verletzt werden können, indem man lokale Quantenoperationen und verschränkte Qubits verwendet.