Lehrveranstaltungen

Quantuminformation für Informatiker

Dozent:innen: Univ.-Prof. Dr. Jochen Walz
Kurzname: 08.079.666
Kurs-Nr.: 08.079.666
Kurstyp: Vorlesung/Übung

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.

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.

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)

Termine

Datum (Wochentag) Zeit Ort
16.10.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
17.10.2017 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
23.10.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
24.10.2017 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
30.10.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
06.11.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
07.11.2017 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
13.11.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
14.11.2017 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
20.11.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
21.11.2017 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
27.11.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
28.11.2017 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
04.12.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
05.12.2017 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
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11.12.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
12.12.2017 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
18.12.2017 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
19.12.2017 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
08.01.2018 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
09.01.2018 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
15.01.2018 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
16.01.2018 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
22.01.2018 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
23.01.2018 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
29.01.2018 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
30.01.2018 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik
05.02.2018 (Montag) 10:00 - 12:00 05 514
2413 - Neubau Physik/Mathematik
06.02.2018 (Dienstag) 10:00 - 12:00 04 224
2413 - Neubau Physik/Mathematik