Quanteninformationstheorie und Quantenverschränkung
Das Seminar führt in die Theorie der Quanteninformation und der Quantenverschränkung ein und vertieft anhand von studentischen Projekten die zentralen Konzepte und Fragestellungen dieser Forschungsfelder. Nach einer Einführung in die Grundlagen der Quantenmechanik und der klassischen Informationstheorie werden das Dichtematrixbild und die Verschränkung reiner und gemischter Zustände behandelt. Aufbauend darauf stehen Themen wie die Bellschen Ungleichungen, dichte Kodierung und quantenmechanisches Erzeugen von sicheren Schlüsseln als Vertiefungsthemen zur Wahl. Im Bereich Quanteninformation sind Themen wie klassische Shannontheorie, Quantenentropie, die Beschreibung und Charakterisierung von Quantenkanälen sowie die Kapazität eines Quantenkanals Gegenstand des Seminars.
Das Seminar richtet sich sowohl an Physikstudent*innen als auch an Student*innen der Informatik. In den ersten Sitzungen wird in die benötigten Grundlagen der beiden Disziplinen eingeführt. Voraussetzung sind lediglich Grundkenntnisse der linearen Algebra. Auch Student*innen der Vorlesung Quantencomputing sind willkommen und können ihr Wissen in den oben genannten Bereichen erweitern.
Mögliche Themen für Vorträge sind etwa:
- Entropie und klassische Shannontheorie;
- Quanten Entropie und Kapazität eines Quantenkanals;
- Bellsche Ungleichungen; - Verschränkung gemischter Zustände;
- Ähnlichkeits- und Abstandsmaße für Quantenkanäle;
- Quantenfehlerkorrektur;
- Quantenmechanisches Erzeugen von sicheren Schlüsseln
- Quanten-Tensornetzwerksnotation
References (EN):
- Nielsen & Chuang, Quantum computation and quantum information
(The classic reference for the topic) - Preskill, Lecture notes on Quantum Information and Computation, theory.caltech.edu/~preskill/ph229/
(Lecture notes by a theoretical physicist) - Biamonte, Lectures on Quantum Tensor Networks: a pathway to modern diagrammatic reasoning, arxiv.org/pdf/1912.10049.pdf
(Lecture notes introducing a diagrammatic notation for quantum info, and treating some topics in this notation) - Watrous, The Theory of Quantum Information, cs.uwaterloo.ca/~watrous/TQI/
(A rigorous and comprehensive treatment)
Seminar
| Dozent*in | Termin | Raum |
|---|---|---|
| Do, 13:30-15:00 | PZ801 |
Erste Veranstaltung: Donnerstag, 27. Oktober 2022, 13:30 Uhr
Seminar in ZEuS