Einführung in Quantencomputing
- Beschreibung
** Die Vorlesung findet in Deutsch statt**
Zwei wissenschaftliche Revolutionen prägten die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts. Zum Einen legten Pioniere wie Konrad Zuse, Alan Turing und John von Neumann die Grundlagen für den Bau der ersten praktikablen Rechenmaschinen. Zum Anderen stürzte das klassische Weltbild der Physik, seit den Tagen Newtons erweitert, aber kaum verändert, mit der Beschreibung der Quantenmechanik in sich zusammen.
Diese wissenschaftlichen Revolutionen zogen sehr schnell technische nach sich. Wie sehr der Computer unsere heutige Gesellschaft, unser Welt- und Menschenbild prägt, steht jedem vor Augen. Weniger bewusst ist vielen, dass die Quantenmechanik unseren Alltag ebenso beeinfusst. Erst die quantenmechanische Beschreibung des Atoms machte es möglich, Halbleiter und den Laser zu entwickeln; das Transistorradio, der CD-Spieler und moderne Computerhardware sind Folgen der Quantenmechanik.
In den letzten Jahrzehnten wurden diese beiden Wissenschaften zusammengeführt, es entstand ein neuer interdisziplinärer Zweig namens Quantum Computing. Das Ziel ist, Quantencomputer zu bauen, Quantenalgorithmen zu entwickeln und zu untersuchen, welche Konsequenzen die Quantenmechanik für die Informationsübertragung hat.
Die Vorlesung erläutert die Grundlagen des Quantencomputings, u.a.:
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Einführung in die Quantenmechanik
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die mathematischen Grundlagen (hauptsächlich lineare Algebra)
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Komplexität von Quantenalgorithmen und die Notwendigkeit neuer Komplexitätsklassen
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Quanten Bits (QuBits) und Quantenregister
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Quanten-Teleportation, Dichte Codierung und Verschränkung
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verschiedene Quantenalgorithmen, unter anderem Suchalgorithmen und Quantenfouriertransformation
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Shor’s Algorithmus und die Implikationen für die moderne Kryptographie
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verfügbare Hardware und Quantencomputer
- Lineare Algebra (in einem Großteil der Vorlesung geht es um die Lösung linearer Gleichungssysteme)
- Kryptographie, insbesondere Kenntnis des RSA-Algorithmus (z.B. aus der Vorlesung IT-Sicherheit)
- Grundverständnis von Quantenphysik ist hilfreich, aber keine Voraussetzung
In den Übungen sollen diese Kennntnisse vertieft und selbstständig Quantenalgorithmen implementiert werden. Diese werden mit einem Simulator, aber auch mit einem “echten” Quantencomputer (IBM-Q) durchgeführt.
Vorkenntnisse
Zur Teilnahme sollten Sie mit folgenden Inhalten vertraut sein:
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- Institut
- Institut für Informatik
- Assistent:innen
- Kursadministration
- Externe Homepage
- https://www.nm.ifi.lmu.de/teaching/Vorlesungen/2022ss/QuantumComputing/
- Kursteilnehmer:innen
- 81 von 80
- Anmeldung
Mo 21 Feb 2022 00:00 – Mi 20 Apr 2022 12:00
Abmeldung nur bis Fr 30 Sep 2022 23:59
- Anweisungen zur Bewerbung
Bitte gehen Sie auf Ihre Motivation und Ihre bisherigen Kenntnisse ein.
- Material
Das Kursmaterial ist nur für Mitglieder des Kurses einsehbar, also z.B. für Teilnehmer:innen, Tutor:innen, Korrektor:innen und Verwalter:innen.
- Prüfungen
- Termine