Einführung in das Quantencomputing

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.

Dieser Kurs vertieft und erweitert das, was Sie schon im Kurs Einführung ins Quantencomputing – Teil 1 gelernt haben. Einen ersten Schwerpunkt bildet die Teleportation: Was steckt hinter dem Begriff und auf welchem Stand ist die praktische Umsetzung? Danach lernen Sie, wie man die klassischen UND-, ODER- und NICHT-Gatter auf einem Quantencomputer simulieren kann, und wie man damit alle Funktionen, die man auf einem klassichen Computer berechnen kann, auch auf einem Quantencomputer berechnen könnte. Als besonders wichtiges Anwendungsbeispiel wird der Quantenaddierer betrachtet.

In der zweiten Kurswoche legen Sie gemeinsam mit der Dozentin die unbedingt notwendigen mathematischen Grundlagen, um Quantencomputing zu verstehen und noch weiter in die Tiefe einzusteigen.

Lernen Sie Vektoren, Matrizen und Tensorprodukte und ihre Bedeutung für Quantenschaltkreise kennen und lassen Sie sich leicht verständlich und nur so weit wie notwendig auf die Welt der komplexen Zahlen ein. Keine Angst: Die Mathematik wird zwischendurch immer wieder für Quantencomputing-Beispiele angewandt.

Der Zeitaufwand beträgt 5-7 Stunden pro Woche, um den Kurs erfolgreich zu absolvieren. Für das Nachrechnen und Nachvollziehen in Woche 2 sollten Sie allerdings etwas zusätzliche Zeit einplanen, falls Sie keine Kenntnisse in linearer Algebra und komplexen Zahlen haben.

Der Kurs setzt einige grundlegende Kompetenzen im Quantencomputing voraus. Sie sollten die Grundbegriffe einordnen und die grundsätzliche Funktionsweise von Quantengattern, -registern, -bits und -schaltkreisen verstanden haben. Sollten Sie diese Kenntnisse nicht besitzen, empfehlen wir Ihnen eine Teilnahme am ersten Kurs der Reihe Einführung ins Quantencomputing.

Quantencomputing Summer School:

Bitte beachten Sie, dass dieser Kurs im Rahmen der Quantencomputing Summer School reaktiviert wurde. Sie haben die Möglichkeit, den Kurs im Selbststudium mit einem Leistungsnachweis abzuschließen. Die neue Frist für die Abgabe der bewerteten Aufgaben ist Dienstag, der 15. Oktober 2024 um 23:55 Uhr UTC.

Beachten Sie, dass dieser Kurs, anders als andere Kurse auf openHPI, nicht unter einer Creative-Commons-Lizenz steht. Sie dürfen die Inhalte nur im Rahmen der Kursteilnahme vervielfältigen und verändern.

Achtung: Dieser Kurs befindet sich aktuell im Selbststudium-Modus, in dem Sie keinen Zugriff auf die bewerteten Hausaufgaben/Prüfungen haben. Daher können wir Ihnen lediglich eine Teilnahmebestätigung ausstellen.

Our teachers

Prof. Dr. Bettina Just

Mathematikerin und Informatikerin, viele Jahre Erfahrung als Projektleiterin in der deutschen und europäischen Versicherungswirtschaft.
Seit 2010 Professorin an der THM (Technische Hochschule Mittelhessen).
Kurse über Quantencomputing seit 2014.
Koordinatorin des Netzwerkes "Quanten an HAWn".
Autorin des Buches "Quantencomputing kompakt: Spukhafte Fernwirkung und Teleportation endlich verständlich".

Einführung in das Quantencomputing - Teil 2

Quantencomputing Summer School:

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