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© 2016

Mathematik der Quanteninformatik

Eine Einführung

Textbook
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Table of contents

  1. Front Matter
    Pages I-XVIII
  2. Wolfgang Scherer
    Pages 1-8
  3. Wolfgang Scherer
    Pages 9-56
  4. Wolfgang Scherer
    Pages 57-78
  5. Wolfgang Scherer
    Pages 79-109
  6. Wolfgang Scherer
    Pages 189-251
  7. Wolfgang Scherer
    Pages 253-254
  8. Wolfgang Scherer
    Pages 259-265
  9. Wolfgang Scherer
    Pages 267-268
  10. Wolfgang Scherer
    Pages 269-296
  11. Wolfgang Scherer
    Pages 297-307
  12. Wolfgang Scherer
    Pages 309-343
  13. Back Matter
    Pages 345-351

About this book

Introduction

Dieses Buch stellt die elementaren mathematischen Aspekte in der Quanteninformatik im strikten Formalismus der Mathematik dar.
Dem Leser wird zunächst das erforderliche mathematische Grundwissen bereit gestellt. Mit diesem Instrumentarium werden dann die Grundsätzen der Quantenmechanik formuliert und die für die Quanteninformatik relevanten Aspekte erläutert. Mehrteilchensysteme werden zusammen mit der
Verschränkung ebenso wie Quantengatter und Schaltkreise ausführlich behandelt. Die kontra-intuitiven Aspekte der Verschränkung wie das Einstein-Podolski-Rosen (EPR) Paradoxon und die Bellsche Ungleichung sowie Anwendungen (z.B. Teleportation, Quantenkryptografie, Faktorisierungs- und Such-Algorithmen) werden detailliert formuliert und vorgestellt. Eine Vielzahl von Aufgaben, deren Lösungen im Anhang dargeboten werden, gibt dem Leser Gelegenheit sein Verständnis zu überprüfen und zu vertiefen.

Der Text kann als Lehrbuch für eine Vorlesung „Einführung in die Quanteninformatik“ im Physik-, Mathematik- oder Informatik-Studium oder als Zusatz-Lehrbuch für Abschnitte in den Vorlesungen „Mathematik für Physiker“ und „Angewandte Mathematik“ genutzt werden. Dabei geht insbesondere ein, dass die hier dargebotene Mathematik für die grundlegenden Aspekte der Quanteninformatik von Studenten der Physik, Mathematik, Informatik ab etwa dem 3. Semester oder mathematisch vergleichbar Vorgebildeter gemeistert werden kann.

Da im Buch alle notwendigen Begriffe definiert und alle Sätze bewiesen werden, kann es auch alleinstehend gelesen werden und ist zum Selbststudium geeignet. Nach erfolgreicher Lektüre wird der Leser in der Lage sein, wissenschaftliche Artikel zur Quanteninformatik zu meistern.

Der Autor

Wolfgang Scherer forschte und lehrte in den USA und Deutschland bevor er sich in London niederließ, wo er derzeit im Risikomanagement eines Finanzinstituts arbeitet. Unter anderem interessiert er sich für geometrische Methoden in der mathematische Physik, Grundfragen der Quantenmechanik, Mathematikbegeisterung bei Kindern sowie Zweiräder mit und ohne Motor.

Keywords

Quantum computing Quantencomputer Quanteninformation Quantenkryptografiie Verschränkung Quantenmechanik Theoretische Physik

Authors and affiliations

  1. 1.Kingston Upon ThamesUnited Kingdom

About the authors

Wolfgang Scherer forschte und lehrte in den USA und Deutschland bevor er sich in London niederließ, wo er derzeit im Risikomanagement eines Finanzinstituts arbeitet. Unter anderem interessiert er sich für geometrische Methoden in der mathematische Physik, Grundfragen der Quantenmechanik, Mathematikbegeisterung bei Kindern sowie Zweiräder mit und ohne Motor.

Bibliographic information

Reviews

“The book introduces quantum computation from a strict mathematical perspective. … In the book all mathematical sentences are proven step by step. They are followed by many practical exercises with solutions that are presented in the last appendix. The book is highly recommended for self study and for any one interested in mathematical foundations of quantum computation.” (Andreas Wichert, zbMATH 1361.81008, 2017)