Quanten-Computing

Das Praktikum besteht aus der Bearbeitung der Übungsaufgaben: Jede Woche gibt es ein Übungsblatt. Sie sollen die Übungen bearbeiten und Ihre Lösungen unter https://fh-aachen.sciebo.de/s/kKIyykkxNvPiU6V hochladen (pro Übungsblatt als EINE pdf-Datei, benannt nach ihrem Nachnamen, also z.B. Hoever.pdf). Ferner sollen Sie im Übungsverwaltungssystem angeben, welche Aufgaben Sie bearbeitet (b) bzw. gelöst (g) haben; bitte setzen Sie bei gelösten Aufgaben auch ein Häkchen bei bearbeitet. Für jedes Häkchen gibt es einen Punkt. Am Ende des Semesters müssen Sie soviele Punkte haben, wie es Aufgaben gibt. (Beachten Sie, dass ich das System nur zur Digitalisierung Ihrer Angaben nutze; die Zählungen und die Mitteilungen über ausreichende Bearbeitungen im System sind falsch! In der Veranstaltung werde ich regelmäßig den aktuellen Punktestand zeigen.)
Deadline ist jeweils mittwochs 13:30 Uhr.

• 1. Übungsblatt, Lösungen
• 2. Übungsblatt, Lösungen
• 3. Übungsblatt, Lösungen
• 4. Übungsblatt, Lösungen
• 5. Übungsblatt, Lösungen
• 6. Übungsblatt, Lösungen
• 7. Übungsblatt, Lösungen
• 8. Übungsblatt, Lösungen
• 9. Übungsblatt, Lösungen
• 10. Übungsblatt, Lösungen
• 11. Übungsblatt, Lösungen

• Zur Vorlesung gibt es ein Skript.
• Weitere Literatur: "Quanten Computing verstehen" von Matthias Homeister (Springer)

Weitere Links:

• Qiskit:
  • Link zur Internetseite
  • Algorithmus von Deutsch als Jupyter-Notebook und in einer html-Version
  • Algorithmus von Bernstein-Vazirani:
    • mit Quanten-Computer-Simulation: als Jupyter-Notebook und in einer html-Version
    • auf echtem Quanten-Computer: als Jupyter-Notebook und in einer html-Version
  • Grover-Algorithmus:
    • mit n=3 und gewürfeltem Orakel: als Jupyter-Notebook und in einer html-Version
    • mit n=3 und Schaltkreis als Orakel: als Jupyter-Notebook und in einer html-Version
    • mit beliebigem n: als Jupyter-Notebook und in einer html-Version
• Visualisierung eines Qubits in der Bloch-Kugel (von Oliver Schneider)
• Excell-Tabelle zur CHSH-Ungleichung

Aufzeichnungen:

• 03.04.24: Organisatorisches, Einführung und Geschichtliches, Qubits: Einführung, Visualisierung von Qubits, komplexes Skalarprodukt und unitäre Matrizen, Gatter insbesondere Hadamard-Gatter, weitere Gatter, erster Algorithmus
• 10.04.24: Besprechung der Übungen, Zusammenfassung zweier Qubits, Allgemeine 2-Qubit-Register, Verschränktheitsmaß
• 17.04.24: Besprechung der Übungen, Messung von Qubits, Modifikation bei mehreren Qubits, CNOT-Gatter
• 24.04.24: Besprechung der Übungen, n-Qubit-Register, Modifikation bei mehreren Qubits, no-cloning-Theorem
• 08.05.24: Die Physik hinter dem Quanten-Computer (Prof. Hüning; Aufzeichnung aus dem Vorjahr)
• 15.05.24: Besprechung der Übungen, Algorithmus von Deutsch (da "klemmte" die Aufzeichnun, daher  hier ein Link zur Aufzeichnug des entsprechenden Themas vom Vorjahr), Algorithmus von Deutsch-Jozsa, Algorithmus von Bernstein-Vazirani
• 22.05.24: Besprechung der Übungen Teil 1, Besprechung der Übungen Teil 2, Was kann ein Quantencomputer?, Komplexitätsklassen
• 29.05.24: Besprechung der Übungen, Grover-Algorithmus: Idee und Schaltkreis, Analyse, Mehrere Treffer, Zusatz: Herleitungen
• 05.06.24: Besprechung der Übungen, Teleportation, dichte Codierung, Optimalität
• 12.06.24: Besprechung der Übungen, Messungen, BB84-Protokoll, weitere Angriffe
• 19.06.24: Besprechung der Übungen (1), Besprechung der Übungen (2), E91-Protokoll, Reale Anwendung
• 03.07.24: Besprechung der Übungen, Diskrete Fourier-Transformation, QFT, QFT-Realisierung
• 10.07.24: Besprechung der Übungen, Shor.Algorithmus: klassischer Teil, DFT, Quanten-Schaltkreis, Demo

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