Einführung

In dieser ersten Lektion des Kurses formulieren wir einen einfachen algorithmischen Rahmen - das so genannte Abfragemodell - und untersuchen die Vorteile, die Quantencomputer innerhalb dieses Rahmens bieten.

Das Abfragemodell des Rechnens ist wie eine Petrischale für quantenalgorithmische Ideen. Es ist starr und unnatürlich in dem Sinne, dass es die Art von Berechnungsproblemen, die uns in der Praxis interessieren, nicht genau abbildet, aber es hat sich dennoch als unglaublich nützlich für die Entwicklung von Quantenalgorithmus-Techniken erwiesen. Dazu gehören auch die bekanntesten Quantenalgorithmen, wie der Shor-Algorithmus für die Faktorisierung ganzer Zahlen. Das Abfragemodell ist auch ein sehr nützlicher Rahmen für die Erklärung von Quantenalgorithmus-Techniken.

Nach der Einführung in das Abfragemodell selbst werden wir den allerersten Quantenalgorithmus besprechen, der entdeckt wurde, nämlich den Deutsch-Algorithmus, sowie eine Erweiterung des Deutsch-Algorithmus, den Deutsch-Jozsa-Algorithmus. Diese Algorithmen zeigen quantifizierbare Vorteile von Quantencomputern gegenüber klassischen Computern im Rahmen des Abfragemodells. Anschließend besprechen wir einen Quantenalgorithmus namens Simons Algorithmus, der einen robusteren und zufriedenstellenderen Vorteil der Quantenberechnungen gegenüber klassischen Berechnungen bietet. Die Gründe dafür werden zu gegebener Zeit erläutert.

Lektionsvideo

Im folgenden Video führt Sie John Watrous durch den Inhalt dieser Lektion über Quantenabfragealgorithmen. Alternativ können Sie das YouTube Video zu dieser Lektion in einem separaten Fenster öffnen. Laden Sie die Folien zu dieser Lektion herunter.