Quantum Application at LMU München

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Wozu sind Quantencomputer theoretisch vorteilhafter?

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Kann ein Quantencomputer mehr berechnen als ein klassischer?(es geht nur um berechenbar und nicht effizient)

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Kopenhagener Deutung

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Viele-Welten-Interpretation?


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Was haben alle Deutungen der QM gemeinsam?


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Konsequenz für Quantencomputing? (rechnen auf Quantensystem)

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Zentrale Axiome der Quantenmechanik

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Zustand

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Hilbertraum


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Was ist ein Qubit?

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Was sind verschränkte Zustände?

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Dürfen Operationen auf Qbits nicht reversible sein?

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Exemplary flashcards for Quantum Application at the LMU München on StudySmarter:

Quantum Application

Wozu sind Quantencomputer theoretisch vorteilhafter?

  • echter Zufallszahlen
  • Entdeckung neuer chemischer Verbindungen durch simulation von Quantensystemen
  • Kryptographie
  • Suche in unsortierten Datenbanken
  • lösen von Optimierungsproblemen
  • KI

Quantum Application

Kann ein Quantencomputer mehr berechnen als ein klassischer?(es geht nur um berechenbar und nicht effizient)

Nein

Quantum Application

Kopenhagener Deutung

• Zum Zeitpunkt der Messung
wird W‘keitswelle zerstört
• Zustand/Wellenfunktion des
Systems kollabiert in einen
der möglichen Ausgänge

Quantum Application

Viele-Welten-Interpretation?


Viele-Welten-Interpretation

Auch nach Messung bestehen
alle Möglichkeiten weiter
• Jeder Ausgang geschieht
jedoch in anderem Universum
• Realität teilt sich gewisser-
maßen in verschiedene
Universen auf

Quantum Application

Was haben alle Deutungen der QM gemeinsam?


Messung eines QM-Systems
ist destruktiv ->  Zustand des
Systems wird verändert und
Wellenfunktion gestört
• Vollständiger Zustand vor
Messung kann niemals durch
Ausgang eines Messprozesses
rekonstruiert werden

Quantum Application

Konsequenz für Quantencomputing? (rechnen auf Quantensystem)

Nach Messung der Qubits erhält
man klassisches Register 
wichtig für Entwicklung von
Algorithmen
• Klassisch ist „Betrachten“ des
aktuellen Zustands möglich, bei
QC unterbricht es Berechnung

Quantum Application

Zentrale Axiome der Quantenmechanik

1. Zustand und Hilbertraum
2. Hermitescher Operator
3. Zeitliche Entwicklung
4. Messung

Quantum Application

Zustand

• „Strahl“ in Vektorraum: Äquivalenzklasse von Vektoren, die
sich nur durch skalare Multiplikation unterscheiden
• Für Wahrscheinlichkeitsinterpretation: Normierung auf
Einheitslänge

Quantum Application

Hilbertraum


Vektorraum (bspw.) über ℝ oder ℂ mit Skalarprodukt,
bezüglich dessen er vollständig ist

Quantum Application

Was ist ein Qubit?

• Ein quantenmechanisches Zweizustandssystem

Quantum Application

Was sind verschränkte Zustände?

Mehrere Qubits befinden sich genau dann in einem verschränkten Zustand, wenn
sich der Zustand nicht als Tensorprodukt von Single-Qubitzuständen schreiben lässt

Quantum Application

Dürfen Operationen auf Qbits nicht reversible sein?

Nein, sie müssen reversibel sein

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