Einführung in die Quanteninformationsverarbeitung
Sommersemester 2018
Dozenten:
Prof. Dr. Henning Moritz, Dr. Antonio Negretti
Vorlesung:
Mo. 10.15-11.45, HS III
Übungen:
Mo. 12.25-13.45, HS III
Prüfungstermine: Datei (PDF)
In diesem Vertiefungsmodul (5LP für Masterstudierende) wird die physikalische Realisierungen von Quantencomputern behandelt. Nach der Einführung in Grundlagen des Rechnens mit Quantensystemen wird die Umsetzung von Quantengattern und Quantenoperationen in vielversprechenden physikalischen Systemen besprochen. Die Vorlesung wird den "state-of-the-art" dieses rasch wachsenden Gebiets vermitteln. Die Vorlesung basiert auf einzelnen Kapiteln aus Lehrbüchern und auf Originalarbeiten. Im Vordergrund steht dabei der Zusammenhang zwischen theoretischen Grundlagen und experimenteller Beobachtung. Die Hörer der Vorlesung sollen die Fähigkeit erwerben, Originalartikel in diesem Gebiet zu lesen und zu verstehen.
Die Vorlesung richtet sich an Studierende, die bereits Kenntnisse in der Quantenphysik haben. Besonders geeignet ist sie für Masterstudierende und prinzipiell auch für Bachelorstudierende im 5. oder 6. Semester. Im letzteren Fall ist die spätere Anerkennung für das Masterstudium möglich.
Inhalt
- Einführung:
- Qubits, Blochkugel, Verschränkung
- 1 und 2 Qubitgatter, Satz vollständiger Gatter
- Quantenteleportation
- Physikalische Realisierung:
- Quantisierung des Lichtfeldes, Jaynes-Cummings Modell
- Realisierung mit Circuit Quanten-Elektrodynamik
- Realisierung mit Ionenfallen
- Quantenalgorithmen
- Deutsch Josza, Grover und Shor-Algorithmen, Quantenfouriertransformation
- Dekohärenz und Fehlerkorrektur
- Quantenoperationen und Operatorsummenzerlegung
- Fehlerkorrektor: Bitflip und Phasenflip-Fehler, Shorcode
- Fehlervermeidung
- Quantensimulation
- Nielsen, Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information", Cambridge University Press.
- Stolze, Suter, "Quantum Computing", Wiley-VCH.
- Nakahara, Ohmi, "Quantum Computing", Wiley
- Audretsch, "Verschränkte Systeme", Wiley-VCH.
- N. D. Mermin, "Quantum Computer Science", Cambridge University Pres
- .Bouwmeester, Ekert, Zeilinger, "The Physics of Quantum Information", Springer.
Vorlesung | Aufgaben | Lösung | Material |
9.4., Kapitel 1 (.zip) | Blatt Nr. 1 (PDF) | Materialsammlung (PDF) | |
16.4. | Blatt Nr. 2 (PDF) | ||
23.4. | Blatt Nr. 3+4 (PDF) | ||
30.4., Kapitel 2 (.zip) | |||
7.5. | zusätzliche Zeit Blatt 3+4 | ||
14.5., | Blatt Nr. 5 (PDF), Paper dazu (PDF) | ||
Pfingstferien | |||
28.5. | Blatt Nr. 6 (PDF), Paper dazu (PDF) | ||
4.6 | |||
11.6 Kapitel 3 (PDF) Deutsch-Josza on more qubits (PDF) 1.Vorlesung Antonio Negretti |
Blatt Nr. 7 (PDF) | ||
18.6. weitere Folien (.zip) |
Blatt Nr. 8 (PDF) | ||
25.6. Phase-Schätzung (PDF) |
Blatt Nr. 9 (PDF) | ||
2.7. Shor-Final (PDF) |
Blatt Nr. 10 (PDF) | ||
9.7., Kapitel 4 (PDF) |
Blatt Nr. 11 (PDF) | ||
16.7. Q-Simulation (PDF) |