Normierung
 

In der Quantentheorie werden Zustände meist als normierte Wellenfunktionen (analog zu Einheitsvektoren) angegeben (siehe unten).

Diese Regel wird hier nicht überall genau befolgt, um lästige Vorfaktoren zu vermeiden und den Text einigermassen lesbar zu halten. So wird etwa manchmal anstelle von
|y> = c ( |0> + |1> )   mit   c =  1/Ö2.
einfach
|y> = |0> + |1>
geschrieben.

Das gilt auch für die Anzeigen des jeweiligen Zustands in den interaktiven Modellen. Unter den Bauteilen für einen Quantencomputer ist es lediglich die Hadamard-Transformation, bei deren interaktiver Darstellung in der Anzeige ein Normierungsfaktor c =  1/Ö2 unterschlagen wird. Wer einen konkreten "Schaltplan" für einen Quantencomputer durchrechnen will, muss diesen Faktor mitberücksichtigen.

Auf der Seite Interpretation und Messung wird ebenfalls zunächst vereinfacht - im vertiefenden Teil werden die Freunde der korrekten Normierung aber hoffentlich auf ihre Kosten kommen.


Normierung von Zuständen:

Die Notwendigkeit, Zustandsfunktionen (Wellenfunktionen) als normiert annehmen zu müssen, hängt mit der Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Quantentheorie zusammen.

Wird angenommen, dass die 1-Qubit-Basiszustände |0> und |1> normiert sind, so hat das zur Folge, dass die Superposition
    a |0> + b |1>     
nur dann einen zulässigen Zustand darstellt, wenn die Normierungsbedingung |a|2 + |b|2 = 1 erfüllt ist. Die Wahrscheinlichkeiten für die Ausgänge einer Messung, die die Basiszustände |0> und |1> als Eigenvektoren hat, sind |a|2 und |b|2, addieren sich daher korrekterweise zu 1 auf.

Analog dazu muß die Superposition
    |y> = a |0>|0> + b |0>|1> + c |1>|0> + d |1>|1>     
für ein 2-Qubit-Systems die Normierungsbedingung |a|2 + |b|2 + |c|2 + |d|2 = 1 erfüllen. Auch hier sagen die Koeffizienten etwas über die Wahrscheinlichkeiten, mit denen die möglichen Messergebnisse auftreten, aus. Beispiele:
  • Die Wahrscheinlichkeit, bei einer Messung im ersten Register 0 zu finden, ist |a|2 + |b|2.
  • Die Wahrscheinlichkeit, bei einer kombinierten Messung (in beiden Registern) 00 zu finden, ist |a|2.
Wieder ist sicherstellt, dass die Summe der Wahrscheinlichkeiten für alle möglichen Messausgänge 1 ist.