Quantencomputer – Verschränkte Qubits

Wie du mit deinen Messungen vermutlich bereits festgestellt hast, steht das Ergebnis eines Schaltkreises bei Quantencomputern oft nicht von Anfang an fest. Auch im Falle von zwei Qubits erhalten wir – genau wie im Falle nur eines Qubits – bei einer Messung mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ein bestimmtes Ergebnis. Um also ein verlässliches Ergebnis über den Zustand zu erhalten und zwischen den verschiedenen Superpositionszuständen unterscheiden zu können, müssen wir wieder eine Vielzahl an Messungen durchführen.

Spannend wird das in Verbindung mit dem CNOT-Gatter: Ist das Kontroll-Qubit in einer Superposition, hängt das Messergebnis des Ziel-Qubits davon ab, welchen Wert das Kontroll-Qubit nun annimmt. Damit hast du eine weitere Besonderheit von Qubits kennengelernt:

Zwei Qubits können miteinander verschränkt werden. Misst man dann den Zustand eines der Qubits, kennt man auch automatisch den Zustand des anderen Qubits.

Mit verschränkten Qubits können wir jetzt auch Zustände schaffen, die wir so nicht erreicht hätten – beispielsweise einen Zustand, bei dem wir in 50% der Fälle 00 messen und in 50% der Fälle 11.

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Den Wert welches Eingabe-Qubits müssen wir ändern, damit eine 50% Wahrscheinlichkeit besteht als Ausgabe 10 und eine 50% Wahrscheinlichkeit als Ausgabe 01 zu erhalten?
Überprüfe Deine Vermutung!

Auswertung

Nach 1000 Messungen zeigt sich folgende Ergebnisverteilung:

Lösung

Das lässt sich erreichen, indem du den Eingabewert des zweiten Qubits auf 1 setzt.

Durch das H-Gatter wird das erste Qubit in eine gleichmäßige Superposition gebracht. Wird das erste Qubit als 1 gemessen, wird das zweite Qubit folglich invertiert und es wird 0 gemessen. Wird das erste Qubit als 0 gemessen, wird das zweite Qubit nicht invertiert und bleibt auf seinem Anfangswert 1.