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Lehrende/r: Univ.-Prof. Dr. Jochen Walz
Veranstaltungsart:
Vorlesung/Übung
Anzeige im Stundenplan:
08.079.666
Semesterwochenstunden:
4
Credits:
6,0
Unterrichtssprache:
Deutsch
Min. | Max. Teilnehmerzahl:
- | -
Voraussetzungen / Organisatorisches:
Die Studierenden erlernen die Grundlagen und den Formalismus der Quantenphysik - soweit für Quanteninformation und Quantencomputing relevant. Sie können mit Qubits umgehen und verstehen die Besonderheiten im Vergleich zu konventionellen Bits. Sie werden mit verschränkten Quantenszuständen vertraut und wissen um die zentrale Bedeutung von Verschränkung (Entanglement). Die Funktionsweise von Quantenkommunikation, Quantenteleportation und von einigen Quantenalgorithmen wird erarbeitet. Die Studierenden verstehen, bei welchen Problemen Quantencomputing vorteilhaft sein kann, und warum. Sie lernen einige experimentelle Plattformen für Quanteninformation und Quantencomputing kennen.
Inhalt:
- Elementare Quantenphysik (Dirac-Notation, Axiome der Quantenmechanik,
abrupte Quantendynamik des Messprozesses, kontinuierliche Quantendynamik
der unitären Zeitentwicklung)
- Qubits (Eigenschaften und Besonderheiten, "no cloning"-Theorem,
Quantengatter, Quantenschaltkreise)
- Verschränkung (Eigenschaften, Nichtlokalität, "no-signaling"-Theorem,
Quantenteleportation)
- Quanteninformations-Verarbeitung (Deutsch-Josza-Algorithmus - ist eine
Funktion "balanced" oder nicht?, Quanten-Fourier-Transformation,
Shor-Algorithmus - Faktorisieren, Grover-Algorithmus - Suche in einer
unsortierten Liste, Quanten-Fehler-Korrektur)
Empfohlene Literatur:
Literatur:
Lehrbücher zur Quantenphysik, z.B.
- "Modern Quantum Mechanics," Jun J. Sakuari and Jim J. Napolitano, Pearson, 2014.
Lehrbücher zur Quanteninformation, z.B.
- "Quantum Information," Stephen M. Barnett, Oxford Univ. Press, 2009.
- "Verschränkte Systeme. Die Quantenphysik auf neuen Wegen", Jürgen Audretsch, Wiley-VCH, 2005.
- "Quantum computing and quantum information," Michael A. Nielsen and Isaac L. Chuang, Cambridge Univ. Press, 2010.
sowie aktuelle wissenschaftliche Veröffentlichungen, beispielsweise zur Quantenkommunikation über Satellit.
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