Über die Quantum Computing KursreiheQuantum Computing

Was sind Quantencomputer, was können sie und wie funktionieren sie?

In zwei Wochen gehen wir zusammen einige theoretische Grundlagen des Quantencomputings durch: Wie funktioniert ein Quantencomputer? Warum ist diese neue Technologie interessant? Gemeinsam schauen wir uns erste Schritte im Programmieren eines Quantencomputers an. Vorkenntnisse in der Programmierung sind nicht notwendig, können aber hilfreich sein. Das Kursniveau richtet sich an Schüler:innen ab der 9. Klasse und lässt sich auch wunderbar in den Physik- oder Informatikunterricht integrieren.

Du bist noch nicht in der 9. Klasse, interessierst dich aber für das Thema? Probiere den Kurs trotzdem gerne aus! Der Kurs ist so gestaltet, dass du dir die Videos immer wieder anschauen kannst und auch die Selbsttest so oft wiederholen kannst wie du möchtest.

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Bei diesem Kurs handelt sich um ein passives Angebot, d.h. der Kurs ist unbetreut.

Quantum computers are particularly powerful for simulating other quantum systems. This is highly relevant for many problems in the natural sciences such as material and drug design. As even the largest supercomputers struggle to perform the necessary simulations, quantum computation could revolutionize these industries.

In this course, Max, Julian, Alex, and Laurin show how you can use quantum algorithms to study the properties of molecules. The course is aimed at university-level students or professionals with a technical background. Prior knowledge of quantum computing is helpful but not necessary.

Seitdem wir experimentell beweisen können, dass Quantencomputer in bestimmten Anwendungen klassischen Computern um ein Tausendfaches überlegen sind, hat ein regelrechter Wettlauf um die Schlüsseltechnologie der Zukunft zwischen großen Playern wie IBM, Google und Amazon begonnen. Mit Qiskit können Menschen auf der ganzen Welt remote auf einen Quantencomputer von IBM zugreifen und Algorithmen ausprobieren. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis die Hardware so ausgereift ist, dass sie auch in der Praxis zum Einsatz kommt. In diesem Kurs lernen Sie nicht nur, wie Quantenalgorithmik theoretisch gehen könnte, sondern wie sie tatsächlich funktioniert und führen Algorithmen auf dem IBM-Quantencomputer selbst aus. Machen Sie sich fit für die Schlüsseltechnologie der Zukunft. Diese Kurse knüpfen an „Quantenalgorithmen und Implementierung - Teil 1“ an und führen den dort begonnenen Weg fort.

Optimization is ubiquitous in industry and research. However, many optimization problems of interest are hard to solve. In this lecture Lucia, Julien and Daniel show you how quantum computing approaches combinatorial optimization problems. You will learn how to solve optimization problems on quantum computers and the algorithms to do so. The course is aimed at university level students with a technical background. Prior knowledge of quantum computing is helpful but not necessary.

Prof. Jörg Hettel von der Hochschule Kaiserslautern baut auf den ersten beiden Kursen der Reihe "Quanteninformation und -Kryptographie" (hier Teil 1 und Teil 2) auf und behandelt in diesem Kurs, wie der Austausch von Quanteninformation durch Quantennetzwerke funktionieren kann. Die zentralen Konzepte eines Quantennetzwerks sind die Verschränkung und die Teleportation. Um Teleportation im Großen einsetzen zu können, werden sogenannte Repeater benötigt. Hiermit eng verbunden ist die Quantenfehlerkorrektur als notwendige Voraussetzung für eine möglichst fehlerfreie Übertragung von Qubits. Freuen Sie sich auf neuartige Anwendungen, die über die Quanten-Key-Distribution hinaus gehen.

Mit diesem Kurs taucht Dozentin Prof. Dr. Bettina Just von der Technischen Hochschule Mittelhessen ein vorerst letztes Mal mit Ihnen in die Grundlagen des Quantencomputings ein. Sie lernen zuerst den Mechanismus den Phase-Kickbacks kennen, der die Basis vieler Quantenalgorithmen ist.

Hier werden Sie auch an einigen bereits bekannten Beispielen von Quantenalgorithmen vorbeikommen. Daran anschließend wird es um Quantenfehlerbehebung gehen. Weiter wird erläutert, warum Quantenbits komplexe (und nicht einfach reelle) Amplituden haben. Der Kurs schließt mit einem Ausflug ins adiabatische Quantencomputing, das ganz anders funktioniert als Quantencomputing mit dem Schaltkreismodell und ein vielversprechender Ansatz für die Lösung von Optimierungsproblemen ist.

Bitte beachten Sie: Anders als die meisten anderen Kurse auf openHPI steht dieser Kurs nicht unter einer Creative-Commons-Lizenz. Vervielfältigung und Veränderung der Materialien, außer im Zusammenhang mit Ihrer Teilnahme an diesem Kurs, sind nicht gestattet.

Quantenbits können im Gegensatz zu klassischen Bits nicht nur den Wert 0 oder 1 annehmen, sondern gleichzeitig im Zustand 0 und 1 sein - dies wird zumindest manchmal behauptet.

Warum dies so nicht stimmt, wann wir ein Qubit nicht von einem einfachen Münzwurf unterscheiden können, warum Quantenbits trotzdem mehr können als klassische Bits und was wir in Zukunft von Quantencomputern erwarten können und was nicht - all dies erfahren Sie hier in diesem Kurs.

Whether we stream our favorite series, develop new drugs or have us being chauffeured by a self-driving car -- machine learning is an essential part of our modern life, and of our future. But the growing amount of data and our increasing demands pose difficulties for today's classical computers. Can quantum computing overcome these challenges? What potentials does the emerging field of quantum machine learning have?

In this course, we will not only learn about quantum machine learning and its prospects, but we will also solve concrete tasks with both classical and quantum models. This course is aimed at students, experts and enthusiasts of quantum computing or machine learning. Prior knowledge about quantum computing or quantum information are strongly recommended.

Das Quantum Computing Forum auf openHPI dient den vielen interessierten und engagierten Teilnehmenden an den MOOCs im Kanal Quantum Computing, in den Austausch mit Expert:innen und Gleichgesinnten zu kommen. Hier erhalten Sie außerdem Informationen über aktuelle Entwicklungen aus der Welt des Quantencomputing. // The Quantum Computing Forum on openHPI serves the many interested and committed participants in the MOOCs in the Quantum Computing channel to get into exchange with experts and like-minded people. Here you can also get information about current developments in the world of quantum computing.

Seitdem wir experimentell beweisen können, dass Quantencomputer in bestimmten Anwendungen klassischen Computern um ein Tausendfaches überlegen sind, hat ein regelrechter Wettlauf um die Schlüsseltechnologie der Zukunft zwischen großen Playern wie IBM, Google und Amazon begonnen. Mit Qiskit können Menschen auf der ganzen Welt remote auf einen Quantencomputer von IBM zugreifen und Algorithmen ausprobieren. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis die Hardware so ausgereift ist, dass sie auch in der Praxis zum Einsatz kommt. In diesem Kurs lernen Sie nicht nur, wie Quantenalgorithmik theoretisch gehen könnte, sondern wie sie tatsächlich funktioniert und führen Algorithmen auf dem IBM-Quantencomputer selbst aus. Machen Sie sich fit für die Schlüsseltechnologie der Zukunft.

Prof. Jörg Hettel von der Hochschule Kaiserslautern baut auf dem ersten Kurs der Reihe "Quanteninformation und -Kryptographie" (hier Teil 1) auf und stellt in diesem Kurs ein weiteres Schlüsseltauschprotokoll vor. Im Zentrum steht diesmal das physikalische Phänomen der Verschränkung, mit der Information auf völlig neue Art und Weise verarbeitet werden kann. Freuen Sie sich auf eine genauere Betrachtung der Verschränkung und deren Anwendung, wie z.B. im Ekhard-Protokoll oder beim sogenannten Entanglement Swapping.

In dieser Fortsetzung des ersten Quantencomputing-Kurses auf openHPI Einführung in das Quantencomputing (hier Teil 1) erweitert Dozentin Prof. Bettina Just von der Technischen Hochschule Mittelhessen die Grundlagen des Quantencomputings. Sie lernen, wie der Algorithmus zur Teleportation funktioniert, und wie klassische logische Gatter auf Quantenschaltkreisen simuliert werden können. Danach gibt es Mathematik, immer mit Beispielen aus dem Quantencomputing und nur genauso viel, wie es für das Verständnis der Folgekurse erforderlich ist: Vektoren, Matrizen, Tensoren, komplexe Zahlen, und eine Detaillierung der Idee, warum Quantenalgorithmen so schnell sind.

Bitte beachten Sie: Anders als die meisten anderen Kurse auf openHPI steht dieser Kurs nicht unter einer Creative-Commons-Lizenz. Vervielfältigung und Veränderung der Materialien, außer im Zusammenhang mit Ihrer Teilnahme an diesem Kurs, sind nicht gestattet.