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Quantencomputing

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Quantencomputing
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Kommunikationsinformatik, Bachelor, ASPO 01.10.2022
Code: KIB-QC
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
-
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
3
Studiensemester: 5
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:


[noch nicht erfasst]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

KIB-QC Kommunikationsinformatik, Bachelor, ASPO 01.10.2022 , 5. Semester, Wahlpflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
KIB-MAT1 Mathematik 1
KIB-MAT2 Mathematik 2


[letzte Änderung 20.05.2025]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Dipl.-Physiker Michael Meßner
Dozent/innen: Dipl.-Physiker Michael Meßner

[letzte Änderung 03.04.2025]
Lernziele:
Die Studierenden kennen die physikalischen Grundlagen des Quantencomputing.
Sie kennen die Unterschiede zum klassischen Computer.
Sie wissen, was ein Quantenbit ist und kennen seine mathematische Darstellung.
Sie können ein Quantenbit in der Blochkugel visualisieren.
Die Studierenden können Transformationen auf Qubits durchführen.
Sie wissen, wie eine Transformation in der Blochkugel visualisiert werden kann.
Sie kennen die Eigenschaften von Transformationen.
Sie wissen, dass Transformationen mit Hilfe von Gattern realisiert werden.
Die Studierenden können mit mehreren Quantenbits in einem Quantenregister umgehen.
Sie wissen Transformationen auf ein Quantenregister auszuführen.
Sie kennen den Quantum Composer und können ihn programmieren.
Sie können die Visualisierung des Quantenbitzustandes verstehen.
Die Studierenden wissen um die Bedeutung der Messung beim Quantencomputer.
Sie kennen die grundlegenden Algorithmen für Quantengattercomputer.
Sie kennen die Notwendigkeit von Fehlerkorrektur-Algorithmen für Qubits.
Die Studierenden können Schaltkreise für Quantengattercomputer aufbauen.
Sie können Schaltkreise mathematisch analysieren.
Die Studierenden kennen das mathematische Gerüst zur Behandlung von Qubits und Transformationen.


[letzte Änderung 20.05.2025]
Inhalt:
1.  Einführung
2.  Physik
3.  klassischer Computer
4.  Quantenbit
5.  Quantengatter/Transformation
6.  Quantenregister
7.  Quantenregister-Gatter/-Transformation
8.  Quantum Composer
9.  Messung
10. Algorithmen
11. Fehlerkorrektur


[letzte Änderung 20.05.2025]
Literatur:
Quanten Computing, Vorlesung Winter 2020/2021, Jochen Rau, Goethe Universität Frankfurt(Main)
Quantentechnologien, Vorlesung Winter 2020/2021, Jochen Rau, Goethe Universität Frankfurt(Main)
Quantum Computing verstehen, Matthias Homeister, Springer Vieweg, 6. Auflage, 2022


[letzte Änderung 20.05.2025]
[Wed May 21 08:08:34 CEST 2025, CKEY=kq, BKEY=ki3, CID=KIB-QC, LANGUAGE=de, DATE=21.05.2025]