Einführung in die Quanteninformationstheorie
Introduction to Quantum Information Theory

Modul MA5105

Dieses Modul wird durch Fakultät für Mathematik bereitgestellt.

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

MA5105 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das unregelmäßig angeboten wird.

Die Gültigkeit des Moduls ist von WS 2011/2 bis SS 2015.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
270 h 90 h 9 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Quantum information theory is a rediscussion of quantum theory in an information theoretical context and at the same time a generalization of classical information theory to the quantum world. This module provides an introduction to the mathematical and conceptual foundations of the theory, its applications and the most important quantitative questions. Subjects to be discussed include: states and effects, ordered vector spaces, tensor products, correlations and entanglement, Bell inequalities, channels, positivity and complete positivity, estimation theory, quantum cloning, quantum error correction, channel capacities, distillation of entanglement, and entanglement measures.

Lernergebnisse

At the end of the module the students understand the mathematical formalism of quantum mechanics and the basic concepts quantum information theory. They are able to apply the mathematical tools to basic problems of quantum information theory and familiar with the possibilities and limitations of quantum mechanical information processing.

Voraussetzungen

MA1101 Linear Algebra 1, MA1102 Linear Algebra 2 und MA1001 Analysis 1;
Recommended: MA2409 Probability Theory;
Quantum mechanics are not necessary.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lern- und Lehrmethoden

Vorlesung, Übung, Übungsaufgaben zum Selbststudium; Vorrechnen von Hausaufgaben

Medienformen

Tafelvortrag, Übungsblätter

Literatur

M. A. Nielsen, I. L. Chuang, Quantum computation and quantum information, Cambridge University Press, 2000.
M. Keyl, Fundamentals of Quantum Information Theory, Phys. Rep. 369, 431-548 (2002), quant-ph/0202122

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Klausur oder mündliche Prüfung (abhängig von der Teilnehmerzahl)

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.