Vom Bit zum Qubit (openHPI)

Quantencomputer sind in aller Munde und wecken die Hoffnung, dass viele heutzutage unlösbare Rechenprobleme in Zukunft effizient mit ihnen gelöst werden können. Doch was steckt wirklich hinter dem Phänomen Quantencomputer und was werden sie vielleicht in Zukunft wirklich leisten können?

Wer also mehr über die grundlegenden Eigenschaften von Quantencomputern wissen möchte, aber noch kein ausreichendes Wissen über Quantenphysik hat, ist hier genau richtig. In diesem Kurs erfahren sie mehr über die grundlegenden Eigenschaften von Quantenbits und Quantencomputern. Indem wir die Arbeitsschritte eines Quantencomputers mit Stift und Papier nachvollziehen, gehen wir Phänomenen wie Superposition und Verschränkung auf die Spur.

In diesem Kurs lernen Sie erste Anwendungen von Quantenbits wie Verschlüsselung und Quantenalgorithmen wie den Deutsch-Josza-Algorithmus und ihre Vorteile gegenüber klassischen Verfahren kennen. Außerdem diskutiert der Kurs wichtige Voraussetzungen für den Bau von Quantencomputern sowie begründete und unbegründete Erwartungen an Quantencomputern.

What you'll learn

- Teilnehmer kennen die grundlegenden quantenmechanischen Phänomene und Eigenschaften von Qubits wie den Messprozess, Superposition und Verschränkung.

- Sie können wichtige Eigenschaften benennen, die ein Quantensystem erfüllen muss um einen Quantencomputer zu bauen und entwickeln eine Vorstellung davon, was Quantencomputer in Zukunft vielleicht leisten können und was nicht.

Course contents

Intro:

Willkommen zum Kurs "Vom Bit zum Qubit"!

Woche 1:

In Woche 1 lernen Sie Ihre Dozentin PD Dr. Sabine Wölk sowie die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von klassischen Bits und Quantenbits, kurz Qubits, kennen. Was ist der Unterschied zwischen der quantenmechanischen Superposition, bei welcher ein Qubit angeblich gleichzeitig 0 und 1 ist, und klassischen Zufall, wie zum Beispiel bei einem Münzwurf? Wie kann man Qubits benützen um Nachrichten zu verschlüsseln und was haben Qubits mit Zeigern in einer Kugel, der sogenannten Blockugel, zu tun?

Woche 2:

In Woche 2 beschäftigen Sie sich mit Quantensystemen mit 2 und mehr Qubits. Sie erfahren was es mit der ominösen Verschränkung auf sich hat und wie man experimentell zeigen kann, dass Einstein unrecht hatte. Sie lernen ein erstes Problem kennen welches mit Hilfe von Quantenalgorithmen exponentiell schneller gelöst werden kann. Außerdem wird die Umsetzbarkeit von Quantencomputing diskutiert und sie erfahren welche Probleme wahrscheinlich mittels Quantencomputing schneller gelöst werden können und welche nicht.