Grundlagen der Quantenphysik

Die Quantenphysik ist eine der spannendsten und zugleich rätselhaftesten Disziplinen der modernen Wissenschaft. Sie beschreibt eine Welt, die unsere Vorstellung von Realität auf die Probe stellt, in der Teilchen an mehreren Orten gleichzeitig und Katzen sowohl tot als auch lebendig sind. Doch was genau sind Quanten? Wie beeinflussen sie unsere Technologie – und welche Möglichkeiten eröffnen sie für die Zukunft?

Überblick

Quantentechnologien versprechen einen Durchbruch in Sachen Rechenleistung, Sicherheit und Präzision. In den Nachrichten überschlagen sich Meldungen zu neuen Quantenprozessoren und möglichen Sicherheitsrisiken durch Quantencomputer. Um diese realistisch einschätzen und mitreden zu können, hilft ein Grundverständnis für die Begriffe der Quantenphysik.

Eine promovierte Quantenphysikerin leitet Sie durch dieses Webinar und vermittelt Ihnen auf anschauliche Weise Einblicke in die Grundbegriffe der Quantenphysik und des Quantencomputing. So erlangen Sie das notwendige Wissen, um aktuelle Entwicklungen zu verstehen und mitreden zu können.

Inhalt

Grundlagen der Quantenmechanik

• Was sind Quanten?
• Welle-Teilchen-Dualismus
• Diskrete Energieniveaus
• Unschärferelation
• Superposition
• Verschränkung
• Das Messproblem / Schrödingers Katze
• Das EPR-Paradoxon (Determinismus, Lokalität und Realismus; Nobelpreis 2022)

Quantentechnologie

• Die erste Quantenrevolution (MRT, Laser, Atomuhren, etc)
• Die zweite Quantenrevolution: Grundidee von Quantencomputing, Quantensimulation, Quantenmetrologie und Quantenkommunikation

• Was ist ein Quantencomputer?
• Was sind Qubits? (Kennzahlen)
• Übersicht über Qubit-Architekturen
• Wie rechnet ein Quantencomputer? (Quanten-Parallelismus, Quantenalgorithmus)
• Fehlerkorrektur
• Stand der Forschung
• Programmiersprachen

• Zufallszahlen
• Quantenkryptografie und Shor-Algorithmus (Post-Quantenkryptografie; Store Now Decrypt Later)
• Grover-Algorithmus
• Optimierungsprobleme
• Quantensimulation

• Nach dem Seminar kennen Sie Begriffe wie Welle-Teilchen-Dualismus, Superposition und Verschränkung.
• Sie wissen, was Qubits sind, woraus sie gefertigt werden und worin sich die verschiedenen Ansätze unterscheiden.
• Sie lernen, in welchen bekannten Technologien bereits heute Quantenphysik steckt.
• Außerdem sind Sie mit der Grundidee eines Quantencomputers vertraut und kennen mögliche Anwendungsfelder.

Zielgruppe

Das Webinar richtet sich an interessierte Menschen, die erste Schritte in die Welt der Quantenphysik gehen möchten. Sie benötigen keine quantenphysikalischen Vorkenntnisse, spezielle mathematische Grundlagen oder Programmierkenntnisse. Ein grundsätzliches Interesse und Schulwissen der Physik sind jedoch hilfreich (etwa: Was sind Atome, Elektronen und Ionen?).

Das Webinar richtet sich ausdrücklich nicht an Experten, die etwa Quantencomputing selbst in ihrem Unternehmen einsetzen möchten.
Voraussetzungen

Für die Teilnahme an diesem Webinar sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.

Unsere Referentin:

Sabrina Patsch ist Redakteurin für Wissenschaft und Forschung im Ressort „Internet, Datenschutz & Anwendungen“ der c’t. Sie hat an der Freien Universität Berlin in Physik promoviert, ihr Schwerpunkt war die theoretische Physik und Quantentechnologie. Sie hat während ihrer Promotion einige Zeit im Labor von Physik-Nobelpreisträger Prof. em. Serge Haroche am Collège de France in Paris verbracht und Fachvorträge auf internationalen Konferenzen gegeben. Darüber hinaus ist sie als Science Slammerin aktiv.