Reference:

Dear students,

unfortunately, the course "Introduction to Quantum Technologies of Information Technology" has to be cancelled this semester without replacement.

Due to urgent reasons of the Dozeenten, it was unfortunately not possible for us to find appropriate dates for the lecture, in order to be able to offer the meeting in the necessary extent and the necessary quality.

We very much regret this cancellation and apologize for any inconvenience.

Thank you very much for your understanding.


Indroduction to quantum technologies in information engineering (Lecture)

Lecturer (assistant)
Number0000004961
TypeLecture
Duration2 SWS
TermWintersemester 2018/19
Language of instructionGerman
Position within curriculaSee TUMonline
DatesSee TUMonline

Dates

Admission information

Objectives

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls sind die Studenten mit den Grundlagen des Quantencomputers und seiner Hardware Implementierung vertraut. Sie kennen die Vorteile des Quantencomputers und können einfache Gatterimplementierungen des Quanten Computers angeben. Sie kennen weiterhin die Basisprotokolle der Quanteninformationstechnik. Sie können für diese Basisprotokolle einfache Implementierungen entwickeln.

Description

In der Vorlesung werden fundamentale Aspekte der Quantentechnologien in der Informationstechnik entwickelt. Dazu werden die mathematischen Grundlagen der Quantenphysik vorgestellt. In der Vorlesung werden darauf aufbauend die Grundlagen des Quanten Computers entwickelt. Es werden einfache Algorithmen zur Lösung von wichtigen klassischen Fragestellungen, wie zum Beispiel RSA Faktorisierung vorgestellt. es werden die Gates zur Implementierung eines universellen Quanten Computers eingeführt. Fragen der Fehlerkorrektur für diese Gates werden diskutiert. Weiterhin werden die Basisprotokolle der Quanten Kommunikation vorgestellt. Es werden die Protokolle zur Erzeugung von sicheren Schlüsseln, zur Erzeugung von Verschränkung zwischen physikalischen Systemen und zur Übertragung von Verschränkung zwischen verteilten Sendern und Empfängern vorgestellt. Verschränkung als neue physikalische Ressource wird eingeführt. Es werden die Grundlagen einer Ressourcentheorie zum Umgang mit Verschränkung entwickelt. Es werden ausgewählte Beispiele den Vorteil von Verschränkung gegenüber allen klassischen Ressourcen eingeführt und diskutiert.

Prerequisites

Analysis 1-3, Signaldarstellung, grundlegende Kenntnisse in Signal- und Systemtheorie

Teaching and learning methods

Die grundlegende Theorie der Quantengates für den Quantencomputer wird während der Vorlesung durch einen Tafelvortrag hergeleitet und erklärt. Weiterhin werden die Basisprotokolle der Quanten Informationstechnik während der Vorlesung hergeleitet. Es werden die Quantengates für diese Basisprotokolle an der Tafel abgeleitet und anhand von Beispielen erläutert. Dabei wird insbesondere auf eine exakte mathematische Problemformulierung Wert gelegt bei der die Hauptaussagen ausführlich an der Tafel bewiesen werden.

Examination

Die Modulprüfung wird in Form einer mündlichen Prüfung erbracht. In dieser soll durch das Beantworten von Fragen zu den Grundlagen der Quantentheorie, des Quanten Computers und der Quantenprotokolle sowie durch Darlegung eines Lösungsansatzes für ein gegebenes Problem nachgewiesen werden, dass die Studierenden die Basisarchitekturen und Basisalgorithmen sicher einsetzen können. Während der Prüfung sind keine Hilfsmittel zugelassen.

Recommended literature

Mark Wilde Quantum Information Theory, Cambridge University Press, 2017. M. A. Nielsen and I. L. Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information", Cambridge University Press, 2000.

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