Quantum Computing verstehen

Nach der technologischen Revolution durch den Computer steht mit der Verbindung von Informatik und Quantenmechanik die nächste tiefgreifende Entwicklung bevor: Quantum Computing. Dieses Buch bietet eine anschauliche und praxisnahe Einführung in das Quantencomputing und richtet sich an Studierende, Lehrende sowie technisch interessierte Leserinnen und Leser. Statt abstrakter Theorie erklärt das Werk, was ein Quantencomputer ist und wie er funktioniert, konsequent anhand von konkreten Rechenverfahren. Dieser algorithmische Zugang ermöglicht es, sowohl aktuelle Entwicklungen als auch zukünftige Anwendungen von Quantencomputern fundiert einzuordnen. Zu Beginn führt der Autor Professor für Informatik an der TH Brandenburg verständlich in die Grundlagen des Quantum Computing ein. Konzepte wie Superposition und Verschränkung werden anwendungsorientiert und didaktisch klar dargestellt, auch für Leserinnen und Leser ohne Vorkenntnisse in Physik. Aufbauend darauf widmen sich die weiteren Kapitel den zentralen Anwendungen des Quantum Computing. Wichtige Ergebnisse wie Quantenteleportation, Grovers Suchalgorithmus, Quantenkryptographie und Shors Faktorisierungsalgorithmus werden detailliert, intuitiv und schrittweise erklärt. Diese Inhalte bieten eine solide Vorbereitung auf die weiterführende Forschungsliteratur. Ein kompakter mathematischer Anhang ermöglicht das gezielte Nachschlagen zentraler Grundlagen. Aktualisiert und erweitert 7. Auflage
Für die 7. Auflage wurde das Buch vollständig überarbeitet und didaktisch weiter verbessert. Die einführenden Kapitel wurden erweitert, neue Übungsaufgaben mit Lösungen ergänzt. Neu behandelt werden unter anderem: Visualisierung an der Blochkugel PhaseKickback der SWAP-Test Dichtematrizen ein Ausblick auf die Programmierung von Quantencomputern Dieses Buch ist der ideale Einstieg ins Quantum Computing fundiert, verständlich und praxisnah.

Autorentext
Matthias Homeister ist Professor für Informatik an der Technischen Hochschule Brandenburg.

Klappentext
Nach der technologischen Revolution, die die Erfindung des Computers ausgelöst hat, steht mit der Zusammenführung von Computing und Quantenmechanik die nächste bevor: Quantum Computing. Anschaulich und auf Beispiele gestützt führt dieses Buch in die Grundlagen des Quantum Computing ein. Was ein Quantencomputer ist und was er kann wird anhand von Algorithmen erläutert, also anhand von konkreten Rechenverfahren. Dieser an den Grundlagen orientierte Zugang befähigt Leserinnen und Leser aktuelle und auch künftige Entwicklungen einzuordnen. Um zu verstehen, wie Quantencomputer rechnen, erklärt der Autor, der als Professor für Informatik an der TH Brandenburg lehrt, zunächst die einfachen quantenmechanischen Prinzipien und stellt diese so anwendungsorientiert wie nur möglich dar. Neben den einführenden Kapiteln, die selbst grundlegende Begriffe wie Berechnung oder Algorithmus ausführlich erläutern, widmen sich die folgenden Kapitel 5 bis 8 den Anwendungen des Quantum Computing. Alle wesentlichen Ergebnisse wie etwa Grovers Suchalgorithmus oder Shors Faktorisierungsalgorithmus werden detailliert und intuitiv verständlich dargestellt. Zudem werden Ergebnisse der Forschung wie Teleportation und Quantenkryptographie präsentiert. Diese Kapitel vermitteln vertiefendes Wissen als Vorbereitung auf die Lektüre der Forschungsliteratur. Für alle, die sich noch einmal die mathematischen Grundlagen ins Gedächtnis rufen wollen, bietet der Anhang eine knappe Darstellung zum Nachschlagen. Für die 7. Auflage wurde das Buch vollständig durchgesehen und aktualisiert und mit neuen Aufgaben und Lösungen ergänzt. Neue Themen sind unter anderem: Visualisierung mit der Blochkugel, Phase-Kickback, Dichtematrizen, Ausblick auf Programmierung. Das Buch richtet sich an Studierende der Informatik, aber auch an alle anderen Interessierten. 

Inhalt
Vom Bit zum Quantenschaltkreis.- Schnellkurs Theoretische Informatik.- Teleportation und Kodierung.- Schnelle Datenbanksuche - Quantenkryptographie.- Verschlüsselungen knacken: Shors Algorithmus.- Fehlerkorrigierende Codes.- Wie steht es um die Realisierung des Quantencomputers?.- Geschichte der Quantenmechanik.

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