301 – Programmierung von Quantencomputern
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Gast: Markus Braun Host: Markus Völter Shownoter: Alexander Grote
Vor langer Zeit hatten wir mal eine Episode zu Quantencomputern in der es vor allem um die Hardware und die dahinterliegende Physik ging. In der aktuellen Episode geht es um die Programmierung. Unser Gast ist Markus Braun von JoS Quantum. Wir sprechen über die grundlegende Herangehensweise, den Hadamard-Operator, Reversibilität, Emulatoren und Programmiersprachen für Quantencomputer. Am Ende gehen wir auf Anwendungsgebiete jenseits des allseits bekannten “Knacken von Krypto” ein.
Einführung ins Quantencomputing
00:01:13Quanteninformationstherorie | Quantensuperposition | Projektion/ Messung von Quantenzuständen | Quantenmechanische Zustände | Verschränkung | Basis | Blochsphäre | Hilbertraum | Open Source Quantumcomputer | Transistor | Quantensimulation | Bit Flip | Quantum Error Correction | Paul Falle | Pennung Falle | Quantum Dots | SQUID | Time-Bin
Programmierung eines Quantencomputers
00:24:57API | Logik Gatter | Quantengatter | QSAM | Fans | Shor | Monte Carlo Simulation | Grover Algorithmus | Brückenproblem (Travelling Salesman) | Komplexitätsklasse
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Danke!
Das war wirklich informativ. Endlich mal etwas zum Thema, bei dem hartnäckig nachgefragt wurde. Dafür liebe ich OmegaTau. Also nochmal Danke an Markus.
Vieles habe ich dennoch, oder grade deshalb nicht verstanden.
Ein Punkt war das Beispiel mit dem unbekannten String.
Dieser String muss doch irgendwie von dem traditionellem System aus in den Quantencomputer reinkommen. Der String wird also übertragen. Nun, bei der Übertragung könnte man doch auch einfach mitsniffern …
Es bleiben also noch viele Rätsel …
Ein frohes neues Jahr!
Wieder ein sehr toller Beitrag, danke! Euch ein erfolgreiches 2019!
Moin,
kurzer Hinweis: Königsberger Brückenproblem != Travelling Salesman.
Beim Brückenproblem geht es (wie der Wikipedia-Artikel ausführt) darum, alle Kanten in dem Graphen einmal zu verwenden und damit einen Rundweg zu schaffen. Beim Travelling-Salesman-Problem geht es darum, alle Knoten auf einem Rundweg zu erreichen, so dass die Gesamtkosten minimal sind.
Viele Grüße
Ulrich
Das stimmt …. sobald es komplizierter würde, geht das natürlich nicht mehr.
Oops, danke :-)
Danke für die interessante Folge!
Hier sind noch ein paar ergänzende Links zum Thema:
* IBM Q Experience: https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/experience
* https://www.microsoft.com/en-us/quantum/development-kit
* Quantum Algorithm Implementations for Beginners: https://arxiv.org/pdf/1804.03719.pdf
* Quantum Computation and Quantum Information: https://www.cambridge.org/core/books/quantum-computation-and-quantum-information/01E10196D0A682A6AEFFEA52D53BE9AE
Noch eine Frage zu den Episoden-Vorbereitungen: bevorzugst du Markdown oder Text files?
Danke!
Zu den Vorbereitungen: Textfiles.
Coole Episode, gerade für mich als Physik Studenten!
Die Fragen sind immer sehr gut gestellt. Gerne noch etwas “dümmer”, oft frage ich mich das selbe.
Die Episode hätte gerne noch etwas länger sein dürfen. Ich höre den Podcast immer auf dem Fahrrad auf dem Weg zur Uni und brauche Stoff :D
Es war informativ, aber wegen zweier grundlegender Fehler habe ich ein mieses Gefühl bezüglich der Korrektheit der restlichen Aussagen. Das Königsberger Brückenproblem wurde ja schon erwähnt (https://de.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6nigsberger_Br%C3%BCckenproblem).
Viel schlimmer finde ich aber die Aussage zu NP: NP heißt “nichtdeterministisch polynomielle Zeit” und eben *nicht* “nicht polynomiell”. Der Beweis/Gegenbeweis dazu (P != NP bzw. P = NP) ist eines der größten ungelösten Probleme der Informatik, siehe https://de.wikipedia.org/wiki/NP_(Komplexit%C3%A4tsklasse).
Interessant ist auch in https://de.wikipedia.org/wiki/Quantencomputer der Abschnitt zu Komplexitätsklassen. Es ist noch nicht geklärt, was mit Quantencomputern effizienter als mit deterministischen Turing-Maschinen (unseren heutigen Computern) lösbar ist.
Ich hatte bei dem Interview sehr das Gefühl, eine Startup-Werbung zu hören.
Danke Roger! Die Bedeutung war mir leider auch nicht komplett präsent. Dass P = NP ein grundlegendes Problem ist, weiß ich aber schon.
Die Sache mit den Komplexitätsklassen muss wohl mal eine separate Episode werden. Da gibt’s auch schon Kontakte.
Dass ich mit der Episode auch nicht so ganz glücklich bin, hast Du ja sicher an meinem Outro gehört. Wenn es als Werbung gedacht war (was ich jetzt mal nicht unbedingt unterstellen würde) dann war es zumindest keine unglaublich erfolgreiche :-/
Weiterführend dazu gab es in der c‘t 01/2019 einen Hintergrundbericht, welche Verschlüsselung auch gegenüber Quantenkomputern sicher ist:
https://www.heise.de/select/ct/2019/01/1546237874152505
Ein sehr interessanter Beitrag, jedoch war für mich das Zuhören durch unnötigen Nebeneinandergebrauch englischer und deutscher Wortwahl bzw. Begrifflichkeiten anstrengend.
Naja, wenn man beruflich halt ständig Englisch redet fallen einem die deutschen Begriffe halt nicht ein, vor allem in einem “spontanen” Gespräch wie hier.
Hallo,
ich fand es super, dass Markus auch zweimal nachgefragt hast, wenn was unklar war.
Das Simon’s Problem habe ich in der Folge nicht nachvollziehen können und habe das auf Wikipedia nachgelesen. Dabei ist die Laufzeit nicht O(1) sondern O(n), wobei ein klassischer Computer Ω ( 2 ^(n/2) ) bräuchte. Schade, das selbst die Grundlagen nicht richtig erklärt wurden. Von Markus’ Seite natürlich wie immer einwandfrei.
Ja … war etwas hakelig alles :-(
Ich habe schon ein paar mal versucht, Quantencomputing in den Kopf zu kriegen. Am Anfang dachte ich, jetzt wird es was. Aber dann wurde es eher wieder undurchsichtiger. Sehr gute Fragen, und sehr gut nachgefragt, aber die Antworten fand ich zum Teil nicht wirklich erhellend. P vs. NP wurde ja schon diskutiert – und Markus II brachte auch die NP-harten Problem auf. Nur: Wenn der Quantencomputer eines davon in polynomieller Zeit lösen, kann, dann alle – die sind nämlich alle aufeinander polynomiell reduzierbar.
Ja … war alles in allem leider nicht so der Hit. Muss man nochmal ran irgendwann.
Fachlich an manchen Stellen leider falsch, oder nicht präzise oder anschaulich genug argumentiert.
Trotzdem hat das Thema großes Potential in meinen Augen und ich würde mir weitere Episoden dazu wünschen.
Ich kann absolut Episode 09 (zur Kryptographie) und 85 (zur Zahlentheorie) empfehlen. Die Struktur der Vorträge und der Antworten der Experten ist beeindruckend.
Vielen Dank dem ganzen Omega Tau Team.
Ja, diese Episode war dünn. Ist mir schon bei der Aufnahme aufgefallen. Hätte vielleicht abbrechen sollen ….
Finde ich nicht sehr schlimm. Es kann ja nicht immer gut laufen. Deine Vorbereitung selbst fand ich übrigens super.