Einführung

Willkommen beim Quantencomputing im Utility-Maßstab!

Dieser Kurs basiert auf einem Live-Kurs, der 2024 an der Universität Tokio stattfand. Jede Lektion besteht aus einem PDF, das in einem Vorlesungskontext verwendet wurde, sowie einer praktischen Lab-Aktivität. In einigen Fällen sind die Labs knapp gehalten und zeigen lediglich einen Arbeitsablauf, während die Erklärungen im zugehörigen PDF zu finden sind. In anderen Fällen enthalten die Labs ausführliche Erklärungen und mathematische Begründungen.

Lektionen 2–6 behandeln bekannte Algorithmen wie den Grover-Algorithmus und die Quantenphasenschätzung (Quantum Phase Estimation). Diese sind zweifellos wichtig für das Verständnis der potenziellen Leistungsfähigkeit von Quantencomputern, stehen jedoch meist nur indirekt mit der Utility-Maßstab-Berechnung in Verbindung, auf die wir hinarbeiten. Wenn du neu im Bereich Quantencomputing bist, solltest du diese Lektionen auf jeden Fall durcharbeiten. Wenn du bereits umfangreiche Erfahrung mitbringst, werden dir diese Lektionen in Bezug auf die konkrete Utility-Maßstab-Berechnung nichts Neues bieten.

Lektionen 7–8 geben einen Überblick über Quanten- und klassische Simulation. Die Lektion zur klassischen Simulation wurde von Professor Yoshiaki Kawase von der Universität Tokio verfasst und ist extern auf GitHub gehostet.

Lektion 9 befasst sich mit moderner Quantencomputing-Hardware.

Ab Lektion 10 behandeln wir Themen, die im Kontext einer Utility-Maßstab-Berechnung besonders wichtig sind. Das Verständnis von Circuit-Optimierung (Lektion 10) und Fehlerminderung (Lektion 11) ist entscheidend für gute Ergebnisse in diesem Maßstab. Die eigentliche Utility-Maßstab-Berechnung beginnt in Lektion 12 und wird in Lektion 14 abgeschlossen.

Am Anfang jeder Lektion findest du eine nach bestem Wissen erstellte Schätzung der benötigten QPU-Zeit, deine Berechnungen können jedoch leicht abweichen. Mit diesem Kurs ist kein Quiz und kein Badge verbunden.

Wir hoffen, dass diese Lernmaterialien dir und deinen Studierenden dabei helfen, nützliches Quantencomputing zu erreichen.

Lade das PDF der Einführungsvorlesung herunter. Beachte, dass in allen PDFs manche Codeausschnitte veraltet sein können, da es sich um statische Bilder handelt.