Quantenalgorithmen

NUMMER:	150318
KÜRZEL:	QuantAlg
DOZENT:	Prof. Dr. Alexander May
FAKULTÄT:	Fakultät für Mathematik
SPRACHE:	Deutsch
SWS:	4 SWS
CREDITS:	5 CP
WORKLOAD:	150 Stunden
ANGEBOTEN IM:	jedes Wintersemester

INFOS

Quantenalgorithmen – Vorlesung (2 SWS)
Quantenalgorithmen – Übung (2 SWS)

PRÜFUNGUNGSFORM

Schriftliche Modulabschlussprüfung über 120 Minuten

LERNFORM

Hörsaalvorlesung mit Medienunterstützung, Tutorien als seminaristischer Unterricht, zusätzlich Selbststudium mit ergänzend bereitgestellten Materialien und Aufgaben

LERNZIELE

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls

- beherrschen die Studierenden die Grundlagen der Quantenalgorithmen
- haben die Studierenden erlernt, inwiefern sich Quantencomputer von klassischen Rechnern unterscheiden und welche Klassen von Problemen effizient von Quanten-rechnern gelöst werden
- werden die Studierenden in die Lage versetzt, einfache Probleme mit Quanten-algorithmen zu lösen und die Korrektheit ihrer Algorithmen nachzuweisen
- können die Studierenden Quantenschaltkreise mit Python auf einem Quanten-rechner oder einem Quanten-Simulator implementieren

INHALT

Die Vorlesung gibt einen Einblick in die Konstruktion von Algorithmen für Quantenrechner und behandelt die folgenden Themen:

- Quantenbits und Quantengatter
- Separabilität und Verschränkung
- Teleportation
- Quantenschlüsselaustausch
- Quantenkomplexität
- Simons Problem
- Shors Faktorisierungsalgorithmus
- Grovers Suchalgorithmus

VORAUSSETZUNGEN

keine

VORAUSSETZUNGEN CREDITS

Bestandene Modulabschlussprüfung

EMPFOHLENE VORKENNTNISSE

Inhalte der Pflichtmodule Mathematik (Module Mathematik 1 – Grundlagen, Mathematik 2 – Algorithmische Mathematik und Mathematik 3 – Anwendungen) und Informatik (Module Informatik 1 – Programmieren, Informatik 2 – Algorithmen und Datenstrukturen und Informatik 3 – Theoretische Informatik)

LITERATUR

1. N. D. Mermin: „Quantum Computer Science – An Introduction”, Cambridge University Press, 2007
2. M. A. Nielsen, I. L. Chuang: “Quantum Computation and Quantum Information”, Cambridge University Press, 2007
3. M. Homeister: „Quantum Computing Verstehen“, Springer Verlag, 2013