Greifswald 2024 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 27: Hochschuldidaktik – Sachwissen

DD 27.2: Vortrag

Mittwoch, 28. Februar 2024, 11:20–11:40, ELP 1: SR 3.22

Die Bra-Ket Notation als Bildersprache für quantenphysikalische Prozesse — •Thomas Filk — Physikalisches Institut, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Die Dirac’sche Bra-Ket-Notation ist in mehrfacher Hinsicht auf die Bedürfnisse der Quantentheorie abgestimmt: Sie ermöglicht es, Zusammenhänge zwischen Vektoren bzw. Operatoren in basisunabhängiger Form oder auch in wechselnden Basissystemen auszudrücken, und sie ist in einfacher Weise auf sogenannte „uneigentliche“ Basissysteme (wie die Orts- und Impulsbasis) in unendlich dimensionalen Hilbert-Räumen erweiterbar. Da diese Schreibweise in der Schule derzeit keine oder kaum Verwendung findet, ziehen viele Lehrkräfte oft umständlichere oder nur für spezielle Basissysteme angepasste Schreibweisen vor. Gerade im Zusammenhang mit moderner Quantentechnologie, beispielsweise der Quantenkryptographie, sind Basiswechsel jedoch entscheidend und solche Schreibweisen sind dann eher verwirrend.

In meinem Vortrag möchte ich die Bra-Ket-Schreibweise als symbolische Schreibweise für quantenmechanische Prozesse interpretieren, z.B. die Präparation eines Systems in einem bestimmten Zustand, das Testen auf einen bestimmten Zustand, das Durchlaufen eines Filters oder eines Doppelspalts oder eines Mach-Zehnder-Interferometers und andere Prozesse. Ähnlich wie bei Feynman-Graphen haben die Darstellungen zwar einerseits eine sehr konkrete mathematische Bedeutung, andererseits erlauben sie aber auch eine Veranschaulichung der Prozesse. Außerdem wird in dem Vortrag der Bezug zu ähnlichen Ansätzen hergestellt.

Keywords: Quantenphysik; Dirac-Notation; Bra-Ket-Notation