TUM science glossary: Quantentechnologien
Post-Quanten-Kryptografie
Post-Quanten-Kryptografie bezieht sich auf Verschlüsselungsverfahren, die, anders als heute gängige Verfahren, gegen Angriffe durch Quantencomputer resistent sind.
Quanten
Kleinste diskrete Einheiten, aus denen physikalische Objekte, z. B. Materie, Licht und Energie, zusammengesetzt sind. Quanten verhalten sich anders als klassische Objekte in der Alltagswelt; sie haben zum Beispiel sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften.
Quantencomputer
Ein Rechner, der auf den Prinzipien der Quantenmechanik basiert und Qubits anstelle von Bits nutzt. Er hat das Potenzial, komplexe Probleme schneller zu lösen als herkömmliche Computer. Quantencomputer befinden sich noch in der Entwicklung.
Quanteninterferenz
Die überlagerten Zustände eines Quantensystems können ähnlich wie Wasserwellen miteinander interferieren. Dies führt zu Verstärkungen oder Auslöschungen der Wahrscheinlichkeiten, mit denen einzelne Zustände des Systems gemessen werden.
Quanteninternet
In einem künftigen Quanteninternet können Quantenzustände über globale Entfernungen übertragen werden. Dies würde eine nachweislich sichere Datenübertragung und die Verbindung von entfernten Quantencomputern ermöglichen.
Quantenmechanik
Mathematische Beschreibung der Quantenphysik. Die Quantenmechanik ist eine neben der Relativitätstheorie eine der Säulen der modernen Physik.
Quantenphysik
Die Quantenphysik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit dem Verhalten und den Eigenschaften von Quanten beschäftigt. Sie beschreibt Phänomene auf atomarer und subatomarer Ebene, die sich mit den Regeln der klassischen Physik nicht erklären lassen.
Quantensensoren
Quantensensoren sind Messinstrumente, die quantenmechanische Prinzipien nutzen, um äußerst präzise Messungen durchzuführen. Sie können zum Beispiel Magnetfelder, Temperaturen oder andere physikalische Größen messen.
Quantensystem
Ein Quantensystem ist eine physikalische Einheit, die gemäß den Gesetzen der Quantenmechanik beschrieben wird. Es kann aus Teilchen, Atomen, Molekülen oder anderen quantenmechanischen Objekten bestehen.
Quantenverschränkung
Einzigartige Eigenschaft von Quantensystemen, durch die ein Teil des Systems mit einem anderen verbunden ist - auch wenn sie weit voneinander entfernt sind. Die kontraintuitiven Eigenschaften von verschränkten Zuständen bilden die Grundlage für die Quantentechnologie.
Qubits
Qubits sind die Grundeinheiten der Information in einem Quantencomputer. Im Gegensatz zu klassischen Bits, die nur den Zustand 0 oder 1 annehmen können, können Qubits in einer Überlagerung von Zuständen existieren. Darüber hinaus können sie miteinander verschränkt werden.
Superposition
Die Eigenschaften von Quantenobjekten sind nicht unabhängig von ihrer Messung definiert. Befindet sich ein Teilchen in einer Überlagerung von zwei Zuständen (Superposition), so führt die Messung seines Zustands zu einem zufälligen Ergebnis. Wird jedoch nicht gemessen, ist der Zustand des Systems klar definiert und kann kontrolliert werden. Überlagerungszustände sind sehr störempfindlich, was sie zu einer wertvollen Ressource für die Quantensensorik macht. Darüber hinaus können sie zur abhörsicheren Verschlüsselung von Informationen verwendet werden. Zudem ist es möglich Superpositionszustände in Berechnungen zu nutzen, um die Informationsmenge zu erhöhen, die ein Quantensystem verarbeiten kann.
(Stand: 28.3.2025)