Einführung

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In dieser ersten Lektion des Kurses formulieren wir ein einfaches algorithmisches Rahmenwerk – das sogenannte Abfragemodell – und untersuchen die Vorteile, die Quantencomputer in diesem Rahmen bieten.

Das Abfragemodell der Berechnung ist wie eine Petrischale für Ideen zu Quantenalgorithmen. Es ist starr und künstlich in dem Sinne, dass es die Arten von Berechnungsproblemen, die uns in der Praxis normalerweise interessieren, nicht wirklichkeitsgetreu abbildet – dennoch hat es sich als unglaublich nützliches Werkzeug zur Entwicklung von Techniken für Quantenalgorithmen erwiesen. Dazu gehören die Techniken, die den bekanntesten Quantenalgorithmen zugrunde liegen, wie etwa Shors Algorithmus zur ganzzahligen Faktorisierung. Das Abfragemodell ist zudem ein sehr nützlicher Rahmen, um Techniken für Quantenalgorithmen zu erklären.

Nach der Einführung in das Abfragemodell selbst besprechen wir den allerersten entdeckten Quantenalgorithmus: Deutschs Algorithmus, sowie eine Erweiterung namens Deutsch-Jozsa-Algorithmus. Diese Algorithmen demonstrieren messbare Vorteile von Quantencomputern gegenüber klassischen Computern im Rahmen des Abfragemodells. Anschließend diskutieren wir einen Quantenalgorithmus namens Simons Algorithmus, der einen robusteren und überzeugenderen Vorteil von Quantenberechnungen gegenüber klassischen bietet – aus Gründen, die erklärt werden, wenn wir dazu kommen.

Lektionsvideo

Im folgenden Video führt John Watrous durch den Inhalt dieser Lektion zu Quanten-Abfragealgorithmen. Alternativ kannst du das YouTube-Video für diese Lektion in einem separaten Fenster öffnen. Folien herunterladen für diese Lektion.