Quantenalgorithmen

NUMMER:	150318
KÜRZEL:	QuantAlg
MODULBEAUFTRAGTE:R:	Prof. Dr. Alexander May
DOZENT:IN:	Önder Askin, Timo Glaser, Iggy van Hoof
FAKULTÄT:	Fakultät für Informatik
SPRACHE:	Deutsch
SWS:	4 SWS
CREDITS:	5 CP
ANGEBOTEN IM:	jedes Wintersemester

PRÜFUNGEN

FORM:	schriftlich
TERMIN:	Siehe Prüfungsamt.

LERNFORM

Hörsaalvorlesung mit Medienunterstützung, Tutorien als seminaristischer Unterricht, zusätzlich Selbststudium mit ergänzend bereitgestellten Materialien und Aufgaben

LERNZIELE

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

VORAUSSETZUNGEN CREDITS

Bestandene Modulabschlussprüfung

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)

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

SONSTIGE INFORMATIONEN

Zur Vorlesung existiert ein Skript.
Aktuelle Informationen wie Vorlesungstermine, Räume oder aktuelle Dozent*innen und Übungsleiter*innen sind im Vorlesungsverzeichnis der Ruhr-Universität https://vvz.rub.de/ und im eCampus https://www.rub.de/ecampus/ecampus-webclient/ zu finden.