Verschränkte Systeme - Die Quantenphysik auf neuen Wegen und Entangled World

Verschränkte Systeme und  Entangled World

Seit nahezu einem Jahrhundert bemühen wir Physiker uns, eine konzeptionelle Basis der Quantenphysik zu finden, die mit anderen idealisierten Vorstellungen über die Natur der Natur in Einklang zu bringen ist. Mit der Beschreibung dieses Ringens um ein besseres Verständnis lassen sich vortrefflich Feuilletonartikel und populärwissenschaftliche Bücher füllen, und es vergeht keine Woche, in der nicht in unterschiedlichsten Zirkeln über die ¿rätselhafte Quantenwelt¿ philosophiert wird. Das größte Problem der Quantenphysik ist möglicherweise aber, dass es kein Problem, oder besser: keine Krise im Sinne Thomas Kuhns, gibt. Alle experimentellen Ergebnisse sind im besten Einklang mit der Quantentheorie. Vor allem in den vergangenen 20 Jahren konnte ein bemerkenswerter Fortschritt in den experimentellen Möglichkeiten erzielt werden. Gedankenexperimente aus der Gründerzeit der Quantenmechanik werden mittlerweile in die Realität umgesetzt. Durch die hieraus gewonnenen Erkenntnisse wurde das theoretische Gerüst der Quantenphysik verfeinert, insbesondere wurden wesentliche Durchbrüche bei der Beschreibung komplexer Quantensysteme erzielt.

Theoretische Lehrbücher, welche diese neuesten Entwicklungen aufgreifen und die erkenntnistheoretische Debatte auf eine solide Basis stellen, sind jedoch noch rar. Das Buch "Verschränkte Systeme" von Jürgen Audretsch, Professor für Theoretische Physik an der Universität Konstanz, stellt sich dieser Aufgabe und präsentiert eine in sich geschlossene Einführung in die Quantenphysik im Grenzbereich zwischen einfachen und komplexen Systemen. Im ersten Drittel des Buchs werden die wichtigsten Grundlagen der Quantenmechanik einfacher Ein-Teilchen-Systeme rekapituliert. Schon hier werden interessante Bezüge zur Informationstheorie hergestellt, welche in den weiteren Teilen einen wichtigen Ansatz zum quantitativen Verständnis komplexer Quantensysteme darstellen. Das zweite Drittel führt die Konzepte von Verschränkung und nicht-klassischen Korrelationen anhand von Wenig-Teilchen-Systemen ein. Offene Quantensysteme, Anwendungen der Konzepte in der Kryptographie und Informationsverarbeitung sowie Ansätze zum Verständnis des Übergangs von der klassischen zur Quantenwelt bilden den Gegenstand des letzten Drittels dieses Lehrbuchs. In der Wahl des Themas und der Zusammenstellung des Stoffs ist dieses Buch sehr originell und enthält wichtige neuere Konzepte. Die theoretischen Grundlagen der Quantenphysik werden aus einer modernen Sichtweise heraus entwickelt, wodurch sich das Buch sowohl zur Ergänzung der Grundvorlesungen zur Quantenmechanik als auch als Grundlage einer eigenen Spezialvorlesung für fortgeschrittene Studierende eignet. Zum Selbststudium ist dieses Buch mit den Übungsaufgaben in erster Linie für Wissenschaftler zu empfehlen, die bereits Erfahrungen mit der Quantenphysik gesammelt haben.

Als Experimentalphysiker habe ich den Verzicht auf die Darstellung konkreter experimenteller Situationen bedauert, die an vielen Stellen die dargestellten Konzepte und deren Konsequenzen verdeutlicht hätten. Eine schöne Ergänzung zum Lehrbuch bietet deshalb die von Jürgen Audretsch herausgegebene Aufsatzsammlung ¿Verschränkte Welt¿, die in diesem Jahr in englischer Übersetzung neu erschienen ist (hier hätte man den Autoren die Möglichkeit geben sollen, ihre Artikel der Originalfassung durch die Hinzunahme neuester Entwicklungen zu ergänzen). Sämtliche Aufsätze sind von hoher Qualität und überaus lesenswert. Durch die unterschiedlichen, individuellen Blickwinkel der Autoren offenbart sich die moderne Quantenphysik als offenes, aktives und spannendes Feld, in dem immer noch dieselbe Aufbruchstimmung herrscht wie in den Frühzeiten ihrer Entwicklung.

Prof. Dr. Matthias Weidemüller, Physikalisches Institut, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Weitere Infos:

J. Audretsch: Verschränkte Systeme - Die Quantenphysik auf neuen Wegen
Wiley-VCH, Berlin 2005, XIII+296 S. broschiert,
ISBN 3-527-40452-X


J. Audretsch (Hrsg.): Entangled World
Wiley-VCH Berlin, 2005, X+302 S., geb.,
ISBN 3-527-40470-8