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Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissen­schaft­liche Fakultät - Modern Optics

Quanteninformation und Quantencomputer /

Quantum Information and Quantum Computers

Lehrende / Lecturers: A. Saenz und / and  O. Benson

                                     

                                   Schedule                                  

Friday 11:15-12:45 o'clock: 

Lecture (Room NEW 14, 1'11)

Friday 15:15-16:00 o'clock:

Exercises (Room NEW 14, 1'12)

 

News

 

 

Dates

 

Week

Lecture

Exercises

18.04.-22.04.16

Friday, 22.04.,

11:15-12:45 o'clock

---

25.04.-29.04.16

Friday, 29.04.,

11:15-12:45 o'clock

and (!)

15:15-16:45 o'clock

 

---

02.05.-06.05.16

 

---

Friday, 06.05.,

11:15-12:45 o'clock

(Solution, Ex. 1 and 2)

09.05.-13.05.16

Friday, 13.05.,

11:15-12:45 o'clock

Friday, 13.05.,

15:15-16:00 o'clock

(Solution, Ex. 3, Task 1 (only))

16.05.-20.05.16

Friday, 20.05.,

11:15-12:45 o'clock

Friday, 20.05.,

15:15-16:00 o'clock

(Solution, Ex. 4 & Tasks 2,3 of Ex. 3)

23.05.-27.05.16

Friday, 27.05.,

11:15-12:45 o'clock

---

(moved to 27.05.)

30.05.-03.06.16

Friday, 03.06.,

11:15-12:45 o'clock

Friday, 03.06.,

15:15-16:45 o'clock

(Solution, Ex. 5 & 6)

06.06.-10.06.16

Friday, 10.06.,

11:15-12:45 o'clock

---

(moved to 17.06.)

13.06.-17.06.16

Friday, 17.06.,

11:15-12:45 o'clock

Friday, 17.06.,

15:15-16:45 o'clock

(Solution, Ex. 7 & 8)

20.06.-24.06.16

Friday, 24.06.,

15:15-16:45 o'clock

(Exp)

 

---

27.06.-01.07.16

Friday, 01.07.,

11:15-12:45 o'clock

(Exp)

Friday, 01.07.,

15:15-16:00 o'clock

(Exp)

04.07.-08.07.16

Friday, 08.07.,

11:15-12:45 o'clock

(Exp)

Friday, 08.07.,

15:15-16:00 o'clock

(Exp)

11.07.-15.07.16

Friday, 15.07.,

11:15-12:45 o'clock

Friday, 15.07.,

15:15-16:00 o'clock

(Exp)

18.07.-22.07.16

Friday, 22.07.,

11:15-12:45 o'clock

Friday, 22.07.,

15:15-16:00 o'clock

---

(Lecture instead)

 

Material

 

22.04.16

Übungsblatt 1

---

Vorlesungsfolien 1

29.04.16

Übungsblatt 2

Exercise 2

 

06.05.16

Übungsblatt 3

Exercise 3

 

13.05.16

Übungsblatt 4

 

Vorlesungsmaterialien (Gatter) /

Lecture notes (gates)

20.05.16

Übungsblatt 5

   

27.05.16

Übungsblatt 6

   

03.06.16

Übungsblatt 7

   

10.06.16

Übungsblatt 8

   

17.06.16

   

Lecture notes (Shor)

27.06.16

   

Lecture Notes Exp. I

Exercise material I

Exercise material II

Exercise material III

Exercise material IV

10.07.16

   

Lecture Notes Exp. II

 

 

Kursinformation

Der Kurs versucht, den Teilnehmern einen Einblick in das immer noch recht junge und vielbeachtete Thema der Quanteninformation zu geben. Gemäß dem Mooreschen "Gesetz" verdoppelt sich die für den gleichen Preis verfügbare Computerleistung etwa alle zwei Jahre. Eine entsprechende Extrapolation auf die nahe Zukunft bedeutet aber, dass die Schaltkreise schon bald in einen Bereich vorstoßen, in dem Quanteneffekte nicht mehr vernachlässigt werden können. Neben dem Ansatz, Korrekturen für diese nicht-deterministischen Quantenphänomene zu finden, kann man sich natürlich auch fragen, ob nicht gerade die Quantenwelt völlig neue Computer ermöglicht, wie es schon früh von Feynman postuliert wurde. In den letzten Jahren ist dieser Ansatz eines Quantencomputers auf enormes Interesse gestoßen, insbesondere nachdem gezeigt wurde, dass man einen Quantenalgorithmus formulieren kann, der mit relativ wenigen Bits und Rechenoperationen sehr große Zahlen faktorisieren kann. Da dies mit den bekannten klassischen Computern extrem aufwändig ist und daher bei der Verschlüsselung von Daten (Banken, Geheimdienste etc.) verwendet wird, wäre ein Quantencomputer von enormer praktischer Bedeutung. Es gäbe aber noch andere interessante Anwendungen für Quantencomputer, weshalb derzeit viele Physiker damit beschäftigt sind, einen Quantencomputer mit mehr als ein paar Bits (hier genaugenommen Quanten- also Qubits) zu konzipieren. Dieses Forschungsgebiet ist aber auch deshalb sehr interessant, weil es ein tieferes Verständnis der Quantenwelt ermöglicht. So hat sich herausgestellt, dass Quantencomputer zwar unter Umständen die derzeit üblichsten Codes knacken können, dass aber umgekehrt die Quantenwelt ganz neue Verschlüsselungsstrategien erlaubt, was in dem ebenfalls zur Quanteninformation gehörigen Gebiet der Quantenkryptographie untersucht wird.

Diese Veranstaltung diskutiert also zunächst die wichtigsten relevanten quantenmechanischen Grundlagen, den Unterschied zwischen klassischen Bits und Qubits, die Besonderheiten von Quantenalgorithmen im Vergleich zu klassischen Computeralgorithmen, die experimentellen Ansätze und Hürden auf dem Weg zu einem Quantencomputer sowie die wesentlichen Grundlagen von Quantenkommunikation und -kryptographie.

 

 

 

LITERATUR:

 

Michael A. Nielsen and Isaac L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information , Cambridge University Press.

Joachim Stolze, Dieter Suter, Quantum Computing , Wiley-VCH.

D. Bouwmeester, A. Ekert, A. Zeilinger, The Physics of Quantum Information , Springer.