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Fakultät Informatik » Institut für Technische Informatik » Professur für VLSI-Entwurfssysteme, Diagnostik und Architektur Quantencomputer Die Computer der Zukunft? Dresden, 28. 11. 2012

Gliederung Motivation Allgemeine Funktionsweise Quantenregister Funktionsgatter Geschichtliches und Aktuelles Anwendungen für Quantencomputer Ausblick Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 2 von XY

Motivation Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 3 von XY

Serge Haroche (* 11. 09. 1944) David J. Wineland (* 24. 02. 1944) Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 4 von XY

Allgemeine Funktionsweise Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 5 von XY

Superposition 0 1 0 oder 1 Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 6 von XY

Verschränkung Messung Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 7 von XY

Quantenregister Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 8 von XY

Quantenregister Klassisches 4 -Bit-Register aus D-FFs Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 9 von XY

Funktionsgatter Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 10 von XY

1 -Bit-Gatter Bezeichnung Prinzip bei Dekohärenz Prinzip bei Superposition 0 0 1 1 0 1 1 0 Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 11 von XY

2 -Bit-Gatter Symbol Bezeichnung Funktion Kontrolliertes NICHT-Gatter (CNOT) Austauschknoten (Swap) Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 12 von XY

Geschichtliches und Aktuelles Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 13 von XY

Geschichtliches und Aktuelles 2002: 2005: 2007: 2008: 2011: 2012: Faktorisieren der Zahl 15 (in 5 und 3) mit 7 Qubits erstes Quantenbyte Erster kommerzieller Quantenrechner von D-Wave –Systems D-Wave vermarktet 128 -Qubit-Rechner Faktorzerlegung von 143 mit 4 Qubits Berechnung von Ramsey-Zahl R(8, 2) mit 84 Qubits Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 14 von XY

Ramsey-Algorithmus (1) Wie viele Gäste braucht man mindestens, wenn es unter ihnen eine Gruppe geben soll, in der sich 3 gegenseitig kennen bzw. eine Gruppe von 3 Gästen, die sich noch nicht kennen? Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 15 von XY

Ramsey-Algorithmus (2) Wie viele Gäste braucht man mindestens, wenn es unter ihnen eine Gruppe geben soll, in der sich 3 gegenseitig kennen bzw. eine Gruppe von 3 Gästen, die sich noch nicht kennen? Lösung: R(3, 3) = 6 Blaue Kante: Rote Kante: Dresden, 28. 11. 2012 Gäste kennen sich nicht Quantencomputer Quelle: D-Wave Systems Folie Nr. 16 von XY

Ramsey-Algorithmus (3) ungarischer Mathematiker Paul Erdös: Würden Aliens auf der Erde landen und uns nur am Leben lassen, wenn wir ihnen binnen eines Jahres die Ramsey-Zahl R(5, 5) nennen könnten, müsste die Menschheit fix ihre klügsten Köpfe und die besten Rechner versammeln. Dann hätte sie vielleicht eine Chance zu überleben. Würden die Aliens hingegen R(6, 6) von uns wissen wollten, sollten wir besser sofort zum Gegenangriff übergehen. Denn R(6, 6) wäre schon zu schwierig zu lösen. Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 17 von XY

Anwendungen für Quantencomputer Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 18 von XY

Anwendungen Design auf Molekularebene Durchsuchen von Datenbanken Schachcomputer Optische Atomuhren Kryptographie Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 19 von XY

Ausblick Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 20 von XY

Quellen • • • http: //itp 1. uni-stuttgart. de/lehre/vorlesungen/hauptseminar/ss 2011/13_Vortrag_Maier. pdf http: //de. wikipedia. org/wiki/Quantencomputer http: //www. quantencomputer. de/ http: //www. heise. de/tr/artikel/Frischer-Wind-fuers-Quantencomputing-1417416. html http: //www. zeit. de/wissen/2012 -10/nobelpreis-physik-preistraeger http: //www. welt. de/wissenschaft/article 109720739/Einblicke-in-die-bizarre-Welt-der. Quantenphysik. html http: //de. wikipedia. org/wiki/Liste_der_Quantengatter http: //www. heise. de/tp/artikel/37/37896/1. html http: //homepages. physik. uni-muenchen. de/~milq/quantencomputer. pdf http: //www. heise. de/newsticker/meldung/Erstes-Quantenbyte-erzeugt-153527. html Dresden, 28. 11. 2012 Quantencomputer Folie Nr. 21 von XY