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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 01.08.07, 18:39
equinox equinox ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 01.08.2007
Beiträge: 2
Standard Vortrag über Quantencomputer

Hallo,


ich bin neu hier im Forum und wende mich deshalb an Euch weil ich einen Vortrag über den Quantencomputer sowie eine Einführung in die Quantenmechanik (und was man noch so dazu braucht) halten soll (vor Azubis, also nichts hochtrabendes, nur grundlegend).

Ich beschäftige mich seit Jahren halbherzig mit allem was mit Quanten* zu tun hat, hab die entsprechenden wikipedia-Artikel gelesen, alpha-centauri-Vorträge angeschaut und trotzdem nur knapp die Hälfte verstanden.

Wenn ihr mir erstmal sagen könntet, was man zur Hinführung an den Quantencomputer erzählen muss, damit die Anwesenden das auch einigermaßen verstehen könnte ich damit anfangen den Vortrag vorzubereiten (der Vortrag soll max. 2 Zeitstunden dauern, daher wirklich nur Grundlagen).

Ich hoffe auf Eure Antworten


Grüße
equinox
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  #2  
Alt 01.08.07, 20:08
equinox equinox ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 01.08.2007
Beiträge: 2
Standard AW: Vortrag über Quantencomputer

Hallo!

Das hilft mir schonmal etwas. Schrödinger ist kein Problem (bis auf die Schrödingergleichung, aber seine Katze soll erstmal reichen), QBits (wofür steht eigentlich |0> und Konsorten?), die Turingmaschine ist auch kein Problem (in welchem Bezug steht die zur Quantenmechanik? Im Wikipedia-Artikel dazu steht nicht einmal das Wort "Quanten"), wobei mir deren Sinn nicht klar ist. Dann ist mir noch die Dekohärenz eingefallen, allerdings weiss ich nicht ob man damit nicht noch mehr erklären müsste.

Schlussendlich bräuchte ich noch eine Liste von, sagen wir mal "Bauteilen" aus denen ein Quantencomputer mindestens bestehen muss um sagen wir mal den Shor-Algorithmus durchzurattern.

Ich hab für meine Linuxbüchse auch zwei Programme gefunden, die Shor und Grover auf einem Quantencomputer simulieren. Allerdings ist mir unklar wie ein QC dies durchführt, dazu habe ich im Interweb leider nichts gefunden.

Danke schonmal für den ersten Schritt, ich werde allerdings noch mehrere Fragen haben (auch für deren Beantwortung bedanke ich mich schonmal im Voraus).


Grüße
equinox

Geändert von equinox (01.08.07 um 20:12 Uhr)
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  #3  
Alt 01.08.07, 20:09
Lorenzy Lorenzy ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 1.493
Standard AW: Vortrag über Quantencomputer

Zitat:
Zitat von equinox Beitrag anzeigen
Wenn ihr mir erstmal sagen könntet, was man zur Hinführung an den Quantencomputer erzählen muss, damit die Anwesenden das auch einigermaßen verstehen könnte ich damit anfangen den Vortrag vorzubereiten (der Vortrag soll max. 2 Zeitstunden dauern, daher wirklich nur Grundlagen).
Hi equinox,

Hier ein paar Stichworte. Wie genau du diese erklären möchtest, bzw. ins Detail gehen möchtest, überlass ich mal dir.

- Algorithmus
- Turingmaschine
- Schrödingers Katze
- Quantenbit (Qubit)
- Verschränkung
- technische Umsetzung von Qubits (z.B. mit Ionenfallen)
- Aufgabe von QC's

Um es vorweg zu sagen. Wenn es darum geht zu erklären, wie ein QC rechnet, muss man sich schon mit rel. anspruchsvoller Mathematik ausseinandersetzen und ich glaube kaum, dass dein Publikum dafür geeignet ist.

Du könntest aber einfach erklären was die Aufgabe von bestimmten Quantenalgorithmen ist.

z.B.
- Deutsch-Jozsa Algorithmus
- Grover Algorithmus
- Shor Algorithmus

Du könntest auch noch was über die Leistung eines QC's zu einem normalen Computer erzählen. Z.B. steigt bei einem QC die mögliche Anzahl der parallel bearbeitbaren (klassischen) Rechenwege, mit der verwendeten Anzahl an Qubits exponentiell an. Zwei klassische Bits müssten gegenüber zwei Qubits, nacheinander 4 Rechenschritte durchführen, 2 Qubits brauchen dazu nur einen Rechenschritt. Und mit drei Qubits könnten schon 8 klassische Rechenwege auf einmal durchgeführt werden, mit 4 Qubits bereits 16 usw... Mit ca. 270 Qubits könnte ein QC theoretisch schon mehr als ca. 10^80 (ne eins mit 80 Nullen) Rechenschritte auf einmal durchführen. Dies entspricht in etwa der geschätzten Teilchenanzahl im gesamten Universum.

Zum Schluss würde ich noch etwas zur technischen Umsetzung eines QC sagen. Bis jetzt konnte, soviel ich weiss, erst in einem Experiment (vielleicht gibts inzwischen schon weitere Fortschritte) eine Primzahl mittels Qubits zerlegt werden. Dabei ist es sehr schwer die Quantenbits miteinander zu verschränken und die gewünschte Information herauszulesen. Schon die geringste Störung von aussen, bewirkt einen Zusammenbruch. Ein anderes Problem ist, dass ein Zustand eines oder mehreren Qubits nicht kopiert werden kann (No-Cloning-Theorem).
Fazit:
Es wird wohl noch sehr lange dauern bis QC's zum Alltag gehören. Theoretisch könnte ein QC jede Aufgabe eines normalen PC's simulieren und durchführen. Bis jetzt stellen QC's allerdings nur Geräte dar, die für eine bestimmte Funktion konstruiert wurden, und es ist fraglich ob jemals "Mehrzweckquantencomputer" existieren werden.

Aber mal sehen was uns die Zukunft bringt.
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  #4  
Alt 01.08.07, 20:45
Lorenzy Lorenzy ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 1.493
Standard AW: Vortrag über Quantencomputer

Zitat:
Zitat von equinox Beitrag anzeigen
QBits (wofür steht eigentlich |0> und Konsorten?),
Das ist eine Schreibweise die von Dirac stammt. |...> wird als "ket" bezeichnet und steht z.B. für einen Spaltenvektor und |...< steht für einen Zeilenvektor, welches als "bra" bezeichnet wird. Das Skalarprodukt der beiden ist <...|...>. Diese bra-ket Schreibweise wurde eingeführt, weil man damit mit Quantenzuständen leichter und übersichtlicher arbeiten kann.

Zitat:
die Turingmaschine ist auch kein Problem (in welchem Bezug steht die zur Quantenmechanik? Im Wikipedia-Artikel dazu steht nicht einmal das Wort "Quanten"), wobei mir deren Sinn nicht klar ist.
Ich dachte, wenn man schon einen Vortrag über QC's vor einem laienhaften Publikum hält, sollte man erstmal erklären wie ein normaler Computer arbeitet.


Zitat:
Schlussendlich bräuchte ich noch eine Liste von, sagen wir mal "Bauteilen" aus denen ein Quantencomputer mindestens bestehen muss um sagen wir
mal den Shor-Algorithmus durchzurattern.
Bin ich überfragt.

Zitat:
Ich hab für meine Linuxbüchse auch zwei Programme gefunden, die Shor und Grover auf einem Quantencomputer simulieren. Allerdings ist mir unklar wie ein QC dies durchführt, dazu habe ich im Interweb leider nichts gefunden.
Wie bereits gesagt. Wenn man das wie verstehen will, kommt man um anspruchvolle Mathematik nicht herum. Ich selbst bin da auch überfordert. Vielleicht findest du hier ja deine Antwort.
http://www.physik.uni-oldenburg.de/qubit/index.htm
Oder vielleicht kann einer unserer Mathegenies hier im Forum was dazu sagen? richy, ZG.... Hiiiilfe!
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