Bell-Zustände sind die vier maximal verschränkten Zustände zweier Qubits, benannt nach dem Physiker John Bell. Sie lauten: |Φ+⟩ = (|00⟩+|11⟩)/√2, |Φ-⟩ = (|00⟩−|11⟩)/√2, |Ψ+⟩ = (|01⟩+|10⟩)/√2, |Ψ-⟩ = (|01⟩−|10⟩)/√2. Der Bell-Zustand |Φ+⟩ wird erzeugt, indem ein Hadamard-Gatter auf Qubit 0 und anschließend ein CNOT-Gatter mit Qubit 0 als Steuer-Qubit und Qubit 1 als Ziel-Qubit angewendet wird. Bei der Messung liefern beide Qubits stets denselben Wert (beide 0 oder beide 1 mit gleicher Wahrscheinlichkeit) — diese Korrelation ist das Kennzeichen der Verschränkung. Bell-Zustände werden in der Quantenteleportation, der Quantenschlüsselverteilung (BB84, E91), der superdichten Kodierung und der Verschränkungsprüfung (Tests der Bellschen Ungleichung) verwendet. „Hello World“-Quantenprogramme erzeugen und messen typischerweise einen Bell-Zustand.
Verwandte Begriffe
Verschränkung
FundamentalsEine Quantenkorrelation zwischen zwei oder mehr Qubits, bei der ihre Zustände unabhängig von der Entfernung verknüpft sind.
CNOT-Gatter
GatesControlled-NOT — ein Zwei-Qubit-Gatter, das das Ziel-Qubit umkehrt, wenn das Steuer-Qubit |1⟩ ist.
Hadamard-Gatter
GatesDas Hadamard-Gatter (H) erzeugt aus |0⟩ oder |1⟩ eine gleichmäßige Superposition. Es ist zentral für Quanteninterferenz und Algorithmen wie Grovers Suche.
Messung
FundamentalsDer Akt des Beobachtens eines Qubit-Zustands, der die Superposition in eine eindeutige 0 oder 1 kollabieren lässt.
Quantenteleportation
AlgorithmsEin Protokoll, das den exakten Zustand eines unbekannten Qubits mithilfe vorab geteilter Verschränkung und zweier klassischer Bits an ein entferntes Qubit überträgt, ohne das Teilchen physisch zu bewegen oder das No-Cloning-Theorem zu verletzen.
Superdense Coding
AlgorithmsEin Protokoll, das zwei klassische Informationsbits sendet, indem physisch nur ein Qubit übertragen wird, wobei ein vorab geteiltes verschränktes Paar die klassische Kapazität des Kanals verdoppelt.