Dieses Modul behandelt die Grundlagen der Quanteninformatik mit einer Einführung in Qubits, das Konzept der Superposition, den Effekt der Messung eines Qubits, elementare Quantengatter, Direkt-/Tensorprodukte, Verschränkungen, Quantenparallelität und endet mit einer Präsentation von Grovers Suchalgorithmus. Wir werden eine kurze Einführung in das IBM-Paket qiskit zur Erforschung von Quantenschaltungen erhalten.

Wir werden den Algorithmus von Shor beschreiben und als Teil des Algorithmus von Shor zeigen, wie die Quanten-Fourier-Transformation (eine sehr nützliche Operation für Quantensysteme) berechnet wird. Wir werden zeigen, wie die Leistungsfähigkeit der Quantenparallelität in Kombination mit dem Paradigma des Teilens und Überwindens bei der Entwicklung von Algorithmen zu exponentiellen Beschleunigungen bei der Berechnung von Quanten-Fourier-Transformationen führt.

Zur Abrundung dieses Kurses werden wir zwei wichtige und interessante Datenstrukturen kennen lernen. Die erste Datenstruktur wird die weit verbreitete B-Tree-Datenstruktur sein, die bei der Indizierung und Speicherung großer Datenmengen auf einer Festplatte verwendet wird. Als nächstes werden wir uns mit Algorithmen für Zeichenketten beschäftigen, insbesondere mit dem Suchalgorithmus für Zeichenketten. Wir werden die Suffix-Trie-Datenstruktur untersuchen: eine sehr nützliche Datenstruktur für die schnelle Suche über Strings.