Kurs JGW-1.2
Von der Quantenmechanik zum Quantencomputer

Die Quantenmechanik ist eine der am besten getesteten Theorien der modernen Physik. Sie liefert eine Vielzahl an Erklärungen z.B. in der Atom- und Teilchenphysik und hat außerdem viele Anwendungen gefunden, die aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken sind. Auch wurde schon früh das Potenzial der Quantenmechanik erkannt, komplexe Probleme mithilfe eines Quantencomputers effizient zu lösen.

Ziel des Kurses ist es, einfache Algorithmen zu verstehen und auf einem Quantencomputer auszuführen. Dafür gibt der Kurs zunächst eine kurze Einführung in verschiedene Quantenphänomene und erläutert dabei die mathematische Beschreibung der Quantenmechanik. Mit Hilfe dieser Grundlagen wird im weiteren Verlauf des Kurses der Aufbau und die Funktionsweise eines Quantencomputers erklärt, wobei sich die Teilnehmenden Inhalte selbstständig erarbeiten sowie in kurzen Referaten gegenseitig präsentieren werden.

Um die für den Betrieb eines Quantencomputers nötigen Quantenbits zu verstehen, führt der Kurs zunächst das sogenannte Zwei-Niveau System ein. Anschließend erarbeiten sich die Teilnehmenden anhand verschiedener Beispiele grundlegende Phänomene der Quantenmechanik, einschließlich ihrer Interpretation entsprechend der Kopenhagener Deutung.

Für die Formulierung von Algorithmen auf Quantencomputern wird die Programmiersprache Python verwendet. Für den Einstieg arbeiten die Teilnehmenden im Vorfeld der Akademie ein Tutorial durch. Darüber hinaus ist ein mathematisches Verständnis der Quantenmechanik essenziell. Daher ist es wichtig, dass die Teilnehmenden Interesse an mathematischen und physikalischen Fragestellungen mitbringen sowie Ableiten, den Umgang mit komplexen Zahlen und Vektorrechnung beherrschen. Eine kurze Wiederholung erfolgt zu Beginn des Kurses.

Die Kursleitung