Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage die in der Vorlesung angebotenen Lehrinhalte zu erfassen, selbstständig zu interpretieren und in Abschlussarbeiten umzusetzen.
Das Zwei-Niveau System auch Qubit genannt, ist zentraler Bestandteil der experimentellen Quantenphysik und steht im Mittelpunk der Vorlesung. Anhand zahlreicher Beispiele, wie etwa Polarisation von Photonen, Kernspin, Übergänge der Hyperfeinstruktur von Atomen, Spin von Neutronen, werden grundlegende Konzepte und die damit verbundenen experimentellen Techniken vorgestellt. Hierzu zählt beispielsweise die Bloch Kugel Beschreibung, Rabi Oszillationen oder auch Ramsey Spektroskopie. Es werden vor allem die Gemeinsamkeiten, aber auch Unterschiede der verschiedenen Quantensysteme im Detail diskutiert.
Ein weitere Schwerpunkt der Vorlesung liegt auf dem Thema der Verschränkung, genauer gesagt auf der Entwicklung sogenannter realistischer Theorien, wie etwa den “Hidden Variable Theories”. Es wird ein Verständnis für die historische Entstehung dieser theoretischen Grundlagen vermittelt, um die daraus entstandenen modernen Konzepte und Anwendungen, wie Bellsche Ungleichungen, Quantenkryptographie und vieles mehr, besser verstehen zu können.
Im Vergleich zu anderen thematisch ähnlich angesiedelten LVAs, wie zum Beispiel Quantentechnologie (141.A16), ist diese Vorlesung weniger anwendungsorientierter und beschränkt sich nicht nur auf die beiden Quantensysteme gefangene Ionen und supraleitende Qubits. Weiterführende Konzepte wie etwa die Cavity-Quantenelektrodynamik oder Drei-Niveau Systeme werden hingegen ausführlich in der Vorlesung Quantenoptik (141.A10) beschrieben.
Die Vorlesung ist auf Bachelorniveau, aufbauend auf den Inhalten von Grundlagen der Physik III, aber auch für Studierende im Masterstudium geeignet.
