Quantenkommunikationsnetzwerke

Inhalt

Die Vorlesung "Quantenkommunikationsnetzwerke" vermittelt ein umfassendes Verständnis der Konzepte und Methoden zur Kommunikation mithilfe quantenmechanischer Prinzipien. Die Inhalte umfassen:

• Einführung in die Grundbegriffe der Quantenmechanik und Quantensysteme:
  Eine grundlegende Einführung in die Quantenmechanik, einschließlich Zustandsvektoren, Superposition, Verschränkung und Messprozesse. Verständnis der mathematischen Beschreibung von Quantensystemen.

• Einführung in die Quanteninformationstheorie:
  Konzepte wie Quantenbits (Qubits), Quantenkanäle, Quantenverschränkung und deren Bedeutung für Informationsverarbeitung und -übertragung. Grundlagen der Quantenentropie und quanteninformations-theoretischer Maße.

• Protokolle zur Quantenberechnung und Programmierung:
  Einführung in Quantenalgorithmen und deren Implementierung. Behandlung grundlegender Protokolle wie das Quanten-Teleportationsprotokoll, Superdichte-Codierung und Quantenfehlerkorrektur.

• Einführung in Quantenkommunikationsnetzwerke:
  Architektur und Design von Netzwerken zur Übertragung quanteninformativer Zustände. Konzepte wie Quanten-Routing, Netzwerktopologien und praktische Herausforderungen.

• Kapazitätsberechnungen zu Verschränkungs-assistierter Kommunikation:
  Theoretische Analyse der Kapazitäten von Quantenkanälen unter Nutzung von Verschränkung zur Effizienzsteigerung. Berechnungen zur Maximierung der Informationsübertragung in realistischen Netzwerken.

• Einführung in die Kommunikation mit Hilfe von Quantenrepeatern:
  Konzepte zur Überbrückung großer Distanzen mittels Quantenrepeatern, die Verschränkung speichern und weitervermitteln. Bedeutung für die Realisierung globaler Quantenkommunikationsnetze.

Die Vorlesung richtet sich an Studierende mit Interesse an Quantenmechanik, Informationstheorie und modernen Kommunikationssystemen.