QuTiP‑Tutorial: Quantensysteme simulieren – Von Bell‑Paare bis Rabi‑Oszillation

In diesem fortgeschrittenen QuTiP‑Tutorial tauchen wir tief in die Dynamik von Quantensystemen ein und zeigen, wie man mit Python und dem QuTiP‑Framework komplexe Phänomene simulieren kann.

Der Einstieg erfolgt mit der Erzeugung einfacher Ein‑ und Zwei‑Qubit‑Zustände. Dabei werden klassische Basiszustände sowie Bell‑Paare vorbereitet, die als Ausgangspunkt für weitere Operationen dienen.

Anschließend werden die wichtigsten Quantengatter implementiert: Pauli‑Operatoren, Hadamard‑Gates und das CNOT‑Gate. Diese Bausteine ermöglichen die Erzeugung von Superpositionen und Verschränkungen, die für die Simulation von Quantenalgorithmen unerlässlich sind.

Zum Abschluss demonstrieren wir die Simulation von Rabi‑Oszillationen, die das Wechselspiel zwischen einem Qubit und einem externen Feld veranschaulichen. Durch die Visualisierung der Populationsdynamik wird deutlich, wie sich die Zustände im Zeitverlauf verändern.