In diesem Repo finden Sie Materialien, die ich im Sommersemester 2022 für den Kurs "Einführung in das Quantencomputing" an der Technischen Hochschule Mittelhessen entwicklte und erstellte und jetzt für meinen Kurs "Simulation von Quantencomputern und ihren Grundlagen" im Wintersemester 2022/23 fortführe.
Es ist an und für sich schon interessant, dass die Quantentheorie ohne komplexe Zahlen nicht auskommt. In der Schule lernt man die natürlichen Zahlen (die Zählzahlen 0, 1, 2, 3 usw.), die ganzen Zahlen (positive und negative Zahlen), die rationalen Zahlen (Brüche) und die reellen Zahlen ("Kommazahlen") kennen. Aber "die Natur" scheint mit komplexen Zahlen zu rechnen. Ein paar Codeskizzen zu komplexen Zahlen finden sich hier unter:
https://github.com/denkspuren/qcsim/tree/main/KomplexeZahlen
Schrödingers Wellengleichung bietet sich zur Simulation an. Sie bringt faszinierende Bilder hervor, die so anschaulich den Möglichkeitsraum visualieren können, wo und wann in Zeit und Raum sich ein Quantenphänomen materialisieren könnte.
https://github.com/denkspuren/qcsim/blob/main/Wellengleichung/Schr%C3%B6dingersWellengleichung.ipynb
(Dieses Verzeichnis ist aktuell in Bearbeitung und noch nicht fertig.)
Podcast-Episode: "QC: Was ist ein Quantenbit?"
Begleitmaterial: https://github.com/denkspuren/qcsim/blob/main/Was_ist_ein_Quantenbit.ipynb
Podcast-Episode: "QC: Was Sie zum Quantencomputing brauchen: Python-Notebooks und -Bibliotheken"
Foliensatz: https://docs.google.com/presentation/d/1vA2K9Y-OFGw8bqwdB5WrYUMrUj9cBu5vsFdKjj3zkgw/edit?usp=sharing
In dem Notebook komme ich vom klassischen Bit wie von selbst zum Quantenbit: https://github.com/denkspuren/qcsim/blob/main/qcsim.ipynb
Für den Simulator benötigen wir Quantengatter: https://github.com/denkspuren/qcsim/blob/main/gates.ipynb
Dieser Simulator kann schon viel mehr; es braucht trotzdem nicht viel Code: https://github.com/denkspuren/qcsim/blob/main/qcsim-dev.ipynb
Um ein Notebook aus einem anderen Notbooks heraus mit %run auszuführen, muss das Paket nbformat installiert sein.
pip3 install nbformat
Podcast-Episode: "QC: Das Vorstellungsmodell zu einem Quantenschaltungssimulator"
Qiskit von IBM ist eines der großen SDKs zur Simulation von Quantenschaltung. Man kann Schaltungen auch auf einem echten Quantencomputer ausführen: https://github.com/denkspuren/qcsim/blob/main/Qiskit_ErsteSchritte.ipynb