Kurs 6.2
Quantencomputing – Hype oder Heilsbringer?

Zur Akademie Torgelow 2022-6
21.07. - 06.08.2022

Seit einigen Jahren überschlagen sich die Meldungen zu Quantencomputern, und die Wirtschaft spekuliert auf neuartige Wundermaschinen. Doch was hat es eigentlich damit auf sich, und wofür wird man Quantencomputer eines Tages einsetzen? Der Kurs gibt einen Überblick über dieses aktuelle Thema im Spannungsfeld zwischen Physik, Informatik und Mathematik.

Um die nötigen Grundlagen zu schaffen, startet der Kurs mit Grundlagen in linearer Algebra, Quantenmechanik und Komplexitätstheorie. Dieser vermittelt das nötige Handwerkszeug für den restlichen Kurs, u.a. zu komplexen Zahlen, boolescher Algebra und Quanteneffekten. Im Vorfeld des Kurses können sich die Teilnehmenden mit einfachen Programmieraufgaben auf den Kurs vorbereiten. Grundlegende Programmierkenntnisse in Python sind hilfreich, aber nicht zwingend notwendig.

Der zweite Teil des Kurses geht der Frage nach, wie rechenintensiv bestimmte Aufgaben für einen Computer sind. Um das praktisch zu erfahren, implementieren die Teilnehmenden einfache Algorithmen und analysieren deren Komplexität. Nach einschlägigen Beispielen erarbeiten sich die Teilnehmenden die Funktionsweise von Quantenalgorithmen. Insbesondere zeigt der Kurs für welche Art von abstrakten Problemen Quantencomputer vielversprechend sind und welche Quantenalgorithmen dafür von Bedeutung sind. Die Kursteilnehmenden programmieren einige dieser Quantenalgorithmen selbst und probieren diese aus.

Zum Abschluss geht der Kurs auf den aktuellen Stand der Forschung ein. Die Kursteilnehmenden erkunden, wie ein Quantencomputer im Labor entsteht. Aktuell gibt es verschiedene Bauweisen mit individuellen Stärken und Schwächen.

Der Kurs gibt einen Überblick über Erforschung und Anwendung von Quantencomputern und hilft den Teilnehmenden, die Versprechen aus Industrie und Presse besser einschätzen zu können.

IBM Q System One, der erste Schaltkreis-basierte kommerzielle Quantencomputer der Welt. (Quelle/Copyright: IBM Research, CC BY 2.0, https://www.flickr.com/photos/ibm_research_zurich/51248690716/)

Die Kursleitung