Einführung in das Quantencomputing - Teil 3

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.

Seit 3. Mai 2023 im Selbststudium
Kurssprache: Deutsch
Advanced, Quantum Computing

Kursinformationen

Dieser Kurs vertieft und erweitert Ihr Wissen, das Sie schon in den Kursen Einführung ins Quantencomputing – Teil 1 und Teil 2 erworben haben. Einen ersten Schwerpunkt bildet der Phase-Kickback: Was ist die Grundidee hinter dem Begriff und wie lässt sich damit die Funktionsweise vieler Quantenalgorithmen erklären? Als Beispiele werden Sie u.a. die Algorithmen von Simon, Deutsch, Deutsch-Jozsa, Bernstein-Vazirani und Grover betrachten. Auch ein tieferes Eintauchen in die Mathematik ist dabei möglich.

Dem Thema „Phase Kickback“ ist die komplette erste Kurswoche gewidmet, um seiner Bedeutung als ein grundlegendes algorithmisches Prinzip im Quantencomputing gerecht zu werden.

In der zweiten Kurswoche werden Sie sich mit der Quantenfehlerbehebung auseinandersetzen, denn auch Quantenbits sind Fehlern unterworfen. Sie lernen die grundsätzliche Vorgehensweise, wie sich diese Fehler korrigieren lassen, eine besondere Herausforderung, wenn man z. B. an das No Cloning Theorem denkt. Wenn Sie mehr als nur eine erste Idee davon erhalten möchten, empfehlen wir die Teilnahme am Kurs „Quantenkommunikation und Kryptographie Teil 3“ von Prof. Dr. Jörg Hettel, welcher ab dem 03.05.2023 ebenfalls auf openHPI laufen wird.

Freuen Sie sich außerdem auf die Diskussion der Frage, warum Quantenbits mit komplexen, und nicht einfach mit reellen Amplituden modelliert werden. An dieser Stelle bedanken wir uns für die Anregungen aus dem Kursforum, dieses Thema aufzugreifen und die grundlegenden Ideen zu präsentieren.

Zum Abschluss erhält Ihr Gesamtbild noch den letzten Schliff mit einem Ausflug ins adiabatische Quantencomputing. Das funktioniert ganz anders als Quantencomputing mit dem Schaltkreismodell und ist ein vielversprechender Ansatz für die Lösung von Optimierungsproblemen.

Der Zeitaufwand beträgt 5-7 Stunden pro Woche, um den Kurs erfolgreich zu absolvieren.

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 an den ersten Kursen der Reihe Einführung ins Quantencomputing: Einführung in das Quantencomputing - Teil 1 und Einführung in das Quantencomputing - Teil 2.

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.

Wichtige Termine im Kurs

Für die deutsche (Potsdamer) Zeitzone rechnen Sie eine Stunde hinzu.

  • Freischaltung Woche 1: 12.04.2023, 07:00 Uhr UTC

  • Freischaltung Woche 2 und Abschlussprüfung: 19.04.2023, 07:00 UTC

  • Abgabefrist für die Abschlussprüfung: 02.05.2022, 23:55 UTC (in der Nacht von Dienstag auf Mittwoch um 0:55 Uhr Potsdamer Zeit)

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Der Kurs ist kostenlos. Legen Sie sich einfach ein Benutzerkonto auf openHPI an und nehmen Sie am Kurs teil!
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Lernende

Aktuell
Heute
822
Kursende
3. Mai 2023
637
Kursstart
12. April 2023
464

Bewertungen

Der Kurs wurde mit durchschnittlich 4.46 Sternen bei 111 abgegebenen Stimmen bewertet.

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

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".