Einführung in die Quanteninformationstechnologie und das Quantencomputing

Inhalt

Diese Lehrveranstaltung bietet eine grundlegende Einführung in die faszinierende Welt der Quanteninformationstechnologie und des Quantencomputings. Ziel ist es, den Studierenden ein solides theoretisches und praktisches Verständnis der wesentlichen Konzepte und Methoden dieser interdisziplinären Disziplin zu vermitteln.

Inhalte der Lehrveranstaltung:

Die Vorlesung deckt ein breites Spektrum an Themen ab, die für das Verständnis und die Anwendung von Quantencomputern und quanteninformativen Prozessen relevant sind:

• Grundlagen der Quanteninformation
  • Einführung in die Konzepte von Qubits und deren physikalische Realisierungen
  • Darstellung und Visualisierung von Qubits: Bloch-Sphäre und Q-Sphäre
• Quantenschaltkreise und Quantenlogik
  • Basis-Quantengatter: Hadamard-Gatter, CNOT-Gatter und weitere fundamentale Operatoren
  • Kombinationen von Quantengattern und deren Anwendungen in Algorithmen
• Quantenkommunikation und -kryptographie
  • Grundlagen der Quanteninformationstheorie
  • Protokolle der Quantenkryptographie, einschließlich Quanten-Schlüsselaustausch (QKD)
• Quantenalgorithmen und ihre Anwendungen
  • Superdichte Kodierung
  • Quantenteleportation
  • Shors‘ Algorithmus

Zielgruppe und Lernziele:

Die Lehrveranstaltung richtet sich an Studierende der Physik, Informatik, Mathematik und verwandter Fachrichtungen, die sich für Quantencomputing und Quanteninformation interessieren. Nach Abschluss des Kurses sind die Teilnehmenden in der Lage,

• die grundlegenden Prinzipien der Quanteninformation und Quantenberechnung zu erklären,
• einfache Quantenalgorithmen zu verstehen und zu entwerfen,
• die wichtigsten Quantenkommunikationsprotokolle nachzuvollziehen,
• die Herausforderungen und Potenziale der Quantenfehlerkorrektur zu bewerten.

Veranstaltung mit 5 Credit Points.

Dozenten: Eduard Jorswieck, Christian Deppe, Tobias Voss