Nächstes Semester

Wintersemester 2019/20

 

Quantuminformation für Informatiker

Univ.-Prof. Dr. Jochen Walz

Kurzname: 08.079.666
Kursnummer: 08.079.666

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.

Termine:

Datum (Wochentag)UhrzeitOrt
14.10.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
15.10.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
21.10.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
22.10.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
28.10.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
29.10.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
04.11.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
05.11.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
11.11.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
12.11.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
18.11.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
19.11.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
25.11.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
26.11.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
02.12.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
03.12.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
09.12.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
10.12.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
16.12.2019 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
17.12.2019 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
06.01.2020 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
07.01.2020 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
13.01.2020 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
14.01.2020 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
20.01.2020 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
21.01.2020 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
27.01.2020 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
28.01.2020 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
03.02.2020 (Montag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik
04.02.2020 (Dienstag)10.00 - 12.00 Uhr04 432
2413 - Neubau Physik/Mathematik

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