Bell-Zustand

Bell-Zustände oder EPR-Paare^[1][2] (benannt nach dem irischen Physiker John Stewart Bell) sind bestimmte quantenmechanische Zustände, an denen zwei Teilchen beteiligt sind. Es gibt insgesamt vier Bell-Zustände. Bell-Zustände sind die einfachsten Beispiele für Quantenverschränkung. Die Verschränkung erzeugt einen Zusammenhang zwischen den Zuständen der beiden Teilchen, der mit der klassischen Physik nicht erklärt werden kann. Die Messung einer Eigenschaft (zum Beispiel der Polarisierung eines Photons) an einem der beiden Teilchen liefert mit einer Wahrscheinlichkeit von je 50 % das Ergebnis ${\displaystyle \left|0\right\rangle }$ oder ${\displaystyle \left|1\right\rangle }$ (zum Beispiel horizontale oder vertikale Polarisierung eines Photons). Obwohl das Ergebnis dieser Messung zufällig ist, bestimmt es, ob das Ergebnis einer zweiten Messung an dem anderen Teilchen ${\displaystyle \left|0\right\rangle }$ oder ${\displaystyle \left|1\right\rangle }$ ist. Wenn man viele Paare mit demselben Bell-Zustand erzeugt und jeweils beide Teilchen misst, dann sind die Messwerte, die man bei den beiden Teilchen eines Paars findet, entweder immer gleich oder immer ungleich. Das bezeichnet man als perfekte Korrelation der Messwerte.^[3][4]

Bell-Zustände werden in der Quanteninformatik benutzt, zum Beispiel bei der Quantenteleportation. Bell-Zustände können auf mehr als zwei Qubits erweitert werden, zum Beispiel auf den GHZ-Zustand mit drei oder mehr Qubits.

1. ↑ Matthias Homeister: Quantum Computing verstehen. 6. Auflage. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2022, ISBN 978-3-658-36433-5, S. 55. 
2. ↑ siehe auch Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon
3. ↑ Matthias Homeister: Quantum Computing verstehen. 6. Auflage. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2022, ISBN 978-3-658-36433-5, S. 53–59. 
4. ↑ Anton Zeilinger: Einsteins Spuk. 9. Auflage. Wilhelm Goldmann Verlag, München 2007, ISBN 978-3-442-15435-7, S. 272.