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.

22. Februar 2023 - 7. März 2023
Kurssprache: Deutsch
Advanced, Quantum Computing

Kursinformationen

Quantencomputer sind in aller Munde und wecken die Hoffnung, dass viele heutzutage unlösbare Rechenprobleme in Zukunft effizient mit ihnen gelöst werden können. Doch was steckt wirklich hinter dem Phänomen Quantencomputer und was werden sie vielleicht in Zukunft wirklich leisten können?

Wer also mehr über die grundlegenden Eigenschaften von Quantencomputern wissen möchte, aber noch kein ausreichendes Wissen über Quantenphysik hat, ist hier genau richtig. In diesem Kurs erfahren sie mehr über die grundlegenden Eigenschaften von Quantenbits und Quantencomputern. Indem wir die Arbeitsschritte eines Quantencomputers mit Stift und Papier nachvollziehen, gehen wir Phänomenen wie Superposition und Verschränkung auf die Spur.

In diesem Kurs lernen Sie erste Anwendungen von Quantenbits wie Verschlüsselung und Quantenalgorithmen wie den Deutsch-Josza-Algorithmus und ihre Vorteile gegenüber klassischen Verfahren kennen. Außerdem diskutiert der Kurs wichtige Voraussetzungen für den Bau von Quantencomputern sowie begründete und unbegründete Erwartungen an Quantencomputern.

Was Teilnehmende lernen werden

  • Teilnehmer kennen die grundlegenden quantenmechanischen Phänomene und Eigenschaften von Qubits wie den Messprozess, Superposition und Verschränkung.
  • Sie können wichtige Eigenschaften benennen, die ein Quantensystem erfüllen muss um einen Quantencomputer zu bauen und entwickeln eine Vorstellung davon, was Quantencomputer in Zukunft vielleicht leisten können und was nicht.

Für wen dieser Kurs gedacht ist

  • Interessenten ohne Vorkenntnisse in Quantenphysik, welche nicht nur Quantencomputer bedienen wollen, sondern auch mehr über die Hintergründe von Quantencomputing wissen möchten.
  • Mathematische Kenntnisse über einfache Vektorrechnung und komplexe Zahlen sind hilfreich für das Verständnis des Kurses aber keine Voraussetzung.

Lernmaterial

  • Intro:

    Willkommen zum Kurs "Vom Bit zum Qubit"!
  • Woche 1:

    In Woche 1 lernen Sie Ihre Dozentin PD Dr. Sabine Wölk sowie die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von klassischen Bits und Quantenbits, kurz Qubits, kennen. Was ist der Unterschied zwischen der quantenmechanischen Superposition, bei welcher ein Qubit angeblich gleichzeitig 0 und 1 ist, und klassischen Zufall, wie zum Beispiel bei einem Münzwurf? Wie kann man Qubits benützen um Nachrichten zu verschlüsseln und was haben Qubits mit Zeigern in einer Kugel, der sogenannten Blockugel, zu tun?
  • Woche 2:

    In Woche 2 beschäftigen Sie sich mit Quantensystemen mit 2 und mehr Qubits. Sie erfahren was es mit der ominösen Verschränkung auf sich hat und wie man experimentell zeigen kann, dass Einstein unrecht hatte. Sie lernen ein erstes Problem kennen welches mit Hilfe von Quantenalgorithmen exponentiell schneller gelöst werden kann. Außerdem wird die Umsetzbarkeit von Quantencomputing diskutiert und sie erfahren welche Probleme wahrscheinlich mittels Quantencomputing schneller gelöst werden können und welche nicht.
  • I like, I wish:

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Anforderungen für Leistungsnachweise

  • Den Leistungsnachweis erhält, wer in der Summe aller benoteten Aufgaben mindestens 50% der Höchstpunktzahl erreicht hat.
  • Die Teilnahmebestätigung erhält, wer auf mindestens 50% der Kursunterlagen zugegriffen hat.

Mehr Informationen finden Sie in den Richtlinien für Leistungsnachweise.

Dieser Kurs wird angeboten von

PD Dr. Sabine Wölk

Sabine Wölk ist theoretische Physikerin und arbeitet seit ihrer Doktorarbeit im Bereich der Quanteninformation. Während ihrer Arbeit an verschiedenen Universitäten in Deutschland, Österreich und der USA forschte sie unter anderem am Bau von Quantencomputern mit Hilfe von gefangen Ionen sowie an Quantenalgorithmen für das bestärkende Lernen. Seit 2019 arbeitet sie am DLR Institut für Quantentechnologien und hält seit 2021 als Privatdozentin Vorlesungen an der Universität Ulm.