Quantenalgorithmen

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Kürzel

QuantAlg

Modulnummer

150318

Leistungspunkte (Credits)

5 CP

Workload

150 Stunden

Semesterwochenstunden

4 SWS

Turnus

jedes Wintersemester

Unterrichtssprache

Deutsch

Aktuelle Informationen wie Vorlesungstermine, Räume oder aktuelle Dozent*innen und Übungsleiter*innen

 

Lehrveranstaltungen

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

Modulbeauftragte/r, aktuelle Dozent*innen und Übungsleiter*innen
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)
Teilnahmevoraussetzungen
keine
Lernziele (Lerning Outcomes)
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

Lernformen
Hörsaalvorlesung mit Medienunterstützung, Tutorien als seminaristischer Unterricht, zusätzlich Selbststudium mit ergänzend bereitgestellten Materialien und Aufgaben
Prüfungsformen
Schriftliche Modulabschlussprüfung über 120 Minuten
Vorraussetzung für die Vergabe von Kreditpunkten
Bestandene Modulabschlussprüfung
Empfohlene 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