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Quantum Computing	QC	2024-02-13	false

Ein Cheatsheet für die Vorlesung Quantum Computing aus dem Sommersemester 2024.

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Die Klausur war Open Book, daher keine vollständige Zusammenfassung.

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Inhalt:

1. Grundlagen der Quantenmechanik & Qubits

2. Quantum Gates & Operationen

   • Pauli-Gates (X, Y, Z) zur Zustandsänderung
   • Hadamard-Gate (H) erzeugt Superpositionen.
   • Controlled Gates (CNOT, T, S) für verschachtelte Quantenoperationen.

3. Quantenalgorithmen & Orakel

   • Shor-Algorithmus: Faktorisierung großer Zahlen, bricht RSA-Verschlüsselung.
   • Grover-Algorithmus: Schnelle Suche in unstrukturierten Datenbanken O(\sqrt{N}).
   • Deutsch-Josza & Bernstein-Vazirani: Entscheiden, ob eine Funktion konstant oder ausgewogen ist.

4. Messung & Verschränkung (Entanglement)

   • Messung in Computational Basis (Z-Basis) und Hadamard-Basis (X-Basis).
   • Bell-Zustände (maximal verschränkte Qubits)
   • Superdense Coding & Quantum Key Distribution (QKD) für Quantenkommunikation.

5. Fehlerkorrektur & Quantencomputer-Architektur

   • Shor-Code (9-Qubit-Fehlerschutz) & Steane-Code (7-Qubit-Fehlerschutz).
   • Quantenparallelismus: Gleichzeitige Berechnung aller Basiszustände durch Superposition.
   • Quantum Fourier Transformation (QFT) als Basis für Quanten-Fourier-Analyse.