Die Studierenden

• verstehen, wie Quantencomputer funktionieren, welche Probleme sie lösen können als klassische Computer und welche nicht.
• lernen wichtige mathematische Grundlagen kennen, um Quantengatter, Quantenregister und Quantenalgorithmen zu beschreiben.
• können einfache Quantenalgorithmen unter Zuhilfenahme des Python-Moduls Qiskit von IBM programmieren.
• lernen klassische Verschlüsselungs- und Schlüsselaustauschverfahren kennen.
• können erklären, wie man mit dem Algorithmus von Shor RSA-Verschlüsselungen knacken kann.
• verstehen, wie das B84-Protokoll funktioniert und wie man es implementieren kann.

Inhalte:

• Komplexe Zahlen, Matrizen, Hilberträume, Tensorprodukte
• Qubits, Quantengatter und Quantenregister
• Quantenverschränkung, Superposition
• No Cloning Theorem, Quantenteleportation
• Quantenzufallszahlengenerator
• Grundlagen der Zahlentheorie, Primfaktorzerlegung
• One-Time-Pad
• RSA-Verfahren, Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch
• Shor-Algorithmus
• Quantenschlüsselaustausch (BB84-Protokoll)
• Einführung in IBM Qiskit

• Just, B. (2020). Quantencomputing kompakt: Spukhafte Fernwirkung und Teleportation endlich verständlich. Springer Vieweg.https://doi.org/10.1007/978-3-662-61889-9
• Homeister, M. (2022). Quantum Computing verstehen: Grundlagen – Anwendungen – Perspektiven (6. Aufl.). Springer Vieweg.https://doi.org/10.1007/978-3-658-36434-2

Grundkenntnisse in Linearer Algebra und Kryptographie sind hilfreich.