Quantum Computation and Quantum Information

10th Anniversary Edition

Author: Michael A. Nielsen,Isaac L. Chuang

Publisher: Cambridge University Press

ISBN: 1139495488

Category: Science

Page: N.A

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One of the most cited books in physics of all time, Quantum Computation and Quantum Information remains the best textbook in this exciting field of science. This 10th anniversary edition includes an introduction from the authors setting the work in context. This comprehensive textbook describes such remarkable effects as fast quantum algorithms, quantum teleportation, quantum cryptography and quantum error-correction. Quantum mechanics and computer science are introduced before moving on to describe what a quantum computer is, how it can be used to solve problems faster than 'classical' computers and its real-world implementation. It concludes with an in-depth treatment of quantum information. Containing a wealth of figures and exercises, this well-known textbook is ideal for courses on the subject, and will interest beginning graduate students and researchers in physics, computer science, mathematics, and electrical engineering.

Quantum Computing verstehen

Grundlagen - Anwendungen - Perspektiven

Author: Matthias Homeister

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3834892416

Category: Science

Page: 303

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Quantenrechner versprechen ungeahnte Rechenleistung. Quantenverschlüsselungs-Systeme sind sicherer als alle Alternativen. Theoretische Informatiker überdenken die Grundlagen des Rechnens neu - die Forschungen zum Quantencomputer haben die Informatik verändert. Dieses Buch führt anschaulich und von Beginn an auf Beispiele gestützt in die Grundlagen des Quantum Computing ein. Alle wesentlichen Ergebnisse werden detailliert und intuitiv dargestellt. Der Leser erfährt, was er von dieser Technologie erwarten kann und wo ihre Grenzen liegen. Das Besondere an dieser Einführung ist, dass keine speziellen Kenntnisse vorausgesetzt werden. Alle wichtigen Begriffe werden umfassend eingeführt, ein mathematischer Anhang stellt benötigte Grundlagen kurz dar.

Quantum Computation and Quantum Information

Author: Michael A. Nielsen,Isaac L. Chuang

Publisher: Cambridge University Press

ISBN: 9780521635035

Category: Science

Page: 700

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In this first comprehensive introduction to the main ideas and techniques of quantum computation and information, Michael Nielsen and Isaac Chuang ask the question: What are the ultimate physical limits to computation and communication? They detail such remarkable effects as fast quantum algorithms, quantum teleportation, quantum cryptography and quantum error correction. A wealth of accompanying figures and exercises illustrate and develop the material in more depth. They describe what a quantum computer is, how it can be used to solve problems faster than familiar "classical" computers, and the real-world implementation of quantum computers. Their book concludes with an explanation of how quantum states can be used to perform remarkable feats of communication, and of how it is possible to protect quantum states against the effects of noise.

Quanten

Einstein, Bohr und die große Debatte über das Wesen der Wirklichkeit

Author: Manjit Kumar

Publisher: N.A

ISBN: 9783827010193

Category:

Page: 540

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Mathematik der Quanteninformatik

Eine Einführung

Author: Wolfgang Scherer

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662490803

Category: Science

Page: 351

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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. Eine Vielzahl von Aufgaben, deren Lösungen im Anhang dargeboten werden, gibt dem Leser Gelegenheit sein Verständnis zu überprüfen und zu vertiefen.

High-Level Structures for Quantum Computing

Author: Jaroslaw Miszczak

Publisher: Morgan & Claypool Publishers

ISBN: 1608458520

Category: Science

Page: 129

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This book is concerned with the models of quantum computation. Information processing based on the rules of quantum mechanics provides us with new opportunities for developing more efficient algorithms and protocols. However, to harness the power offered by quantum information processing it is essential to control the behavior of quantum mechanical objects in a precise manner. As this seems to be conceptually difficult at the level of quantum states and unitary gates, high-level quantum programming languages have been proposed for this purpose. The aim of this book is to provide an introduction to abstract models of computation used in quantum information theory. Starting from the abstract models of Turing machine and finite automata, we introduce the models of Boolean circuits and Random Access Machine and use them to present quantum programming techniques and quantum programming languages. Table of Contents: Introduction / Turing machines / Quantum Finite State Automata / Computational Circuits / Random Access Machines / Quantum Programming Environment / Quantum Programming Languages / Imperative quantum programming / Functional Quantum Programming / Outlook

Sie belieben wohl zu scherzen, Mr. Feynman!

Abenteuer eines neugierigen Physikers

Author: Richard P. Feynman

Publisher: Piper ebooks

ISBN: 3492969445

Category: Science

Page: 464

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Der Nobelpreisträger als mitreißender Geschichtenerzähler Dieses unglaublich witzige Buch dreht sich rund um den Menschen Feynman, der mit Anekdoten und Geschichten aus der Schulzeit, aus seiner Zeit in Los Alamos und schließlich als Professor aufwartet. Aber auch die Motivation Richard P. Feynmans, zu den höchsten Gipfeln der Wissenschaft vorzudringen, wird aus diesen Geschichten deutlich: unersättliche Neugier und geistige Unabhängigkeit. »Der Kernphysiker Hans Bethe beschrieb Dr. Feynman eins als ›Zauberer‹. Er hatte Recht. Es bedarf in gewissem Maß der Zauberei, um Wissenschaft so unterhaltsam, überzeugend und einfach zu machen, wie Feynman das getan hat.« Bill Gates in seinem Vorwort

Quantum Information and Computation for Chemistry

Author: Sabre Kais

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 1118742605

Category: Science

Page: 682

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Examines the intersection of quantum information and chemicalphysics The Advances in Chemical Physics series is dedicated toreviewing new and emerging topics as well as the latestdevelopments in traditional areas of study in the field of chemicalphysics. Each volume features detailed comprehensive analysescoupled with individual points of view that integrate the manydisciplines of science that are needed for a full understanding ofchemical physics. This volume of the series explores the latest research findings,applications, and new research paths from the quantum informationscience community. It examines topics in quantum computation andquantum information that are related to or intersect with keytopics in chemical physics. The reviews address both what chemistrycan contribute to quantum information and what quantum informationcan contribute to the study of chemical systems, surveying boththeoretical and experimental quantum information research withinthe field of chemical physics. With contributions from an international team of leadingexperts, Volume 154 offers seventeen detailed reviews,including: Introduction to quantum information and computation forchemistry Quantum computing approach to non-relativistic and relativisticmolecular energy calculations Quantum algorithms for continuous problems and theirapplications Photonic toolbox for quantum simulation Vibrational energy and information transfer through molecularchains Tensor networks for entanglement evolution Reviews published in Advances in Chemical Physics aretypically longer than those published in journals, providing thespace needed for readers to fully grasp the topic: the fundamentalsas well as the latest discoveries, applications, and emergingavenues of research. Extensive cross-referencing enables readers toexplore the primary research studies underlying each topic.

Quantum Computational Number Theory

Author: Song Y. Yan

Publisher: Springer

ISBN: 3319258230

Category: Computers

Page: 252

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This book provides a comprehensive introduction to advanced topics in the computational and algorithmic aspects of number theory, focusing on applications in cryptography. Readers will learn to develop fast algorithms, including quantum algorithms, to solve various classic and modern number theoretic problems. Key problems include prime number generation, primality testing, integer factorization, discrete logarithms, elliptic curve arithmetic, conjecture and numerical verification. The author discusses quantum algorithms for solving the Integer Factorization Problem (IFP), the Discrete Logarithm Problem (DLP), and the Elliptic Curve Discrete Logarithm Problem (ECDLP) and for attacking IFP, DLP and ECDLP based cryptographic systems. Chapters also cover various other quantum algorithms for Pell's equation, principal ideal, unit group, class group, Gauss sums, prime counting function, Riemann's hypothesis and the BSD conjecture. Quantum Computational Number Theory is self-contained and intended to be used either as a graduate text in computing, communications and mathematics, or as a basic reference in the related fields. Number theorists, cryptographers and professionals working in quantum computing, cryptography and network security will find this book a valuable asset.

Eichfeldtheorie

Eine Einführung in die Differentialgeometrie auf Faserbündeln

Author: Helga Baum

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642385397

Category: Mathematics

Page: 380

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Dieses Lehrbuch bietet eine Einführung in die Differentialgeometrie auf Faserbündeln. Nach einem Kapitel über Lie-Gruppen und homogene Räume werden lokal-triviale Faserungen, insbesondere die Hauptfaserbündel und zu ihnen assoziierte Vektorbündel, besprochen. Es folgen die grundlegenden Begriffe der Differentialrechnung auf Faserbündeln: Zusammenhang, Krümmung, Parallelverschiebung und kovariante Ableitung. Anschließend werden die Holonomiegruppen vorgestellt, die zentrale Bedeutung in der Differentialgeometrie haben. Als Anwendungen werden charakteristische Klassen und die Yang-Mills-Gleichung behandelt. Zahlreiche Aufgaben mit Lösungshinweisen helfen, das Gelernte zu vertiefen. Das Buch richtet sich vor allem an Studenten der Mathematik und Physik im Masterstudium. Es stellt mathematische Grundlagen bereit, die in Vorlesungen zur Eichfeldtheorie in der theoretischen und mathematischen Physik Anwendung finden.

Der Pauli-Jung-Dialog und seine Bedeutung für die moderne Wissenschaft

Author: Harald Atmanspacher,Hans Primas,Eva Wertenschlag-Birkhäuser

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642793231

Category: Science

Page: 356

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Der vorliegende Band enthält eine Sammlung von Beiträgen zum Problem der Wechselwirkung zwischen Geist und Materie, einem der zentralen Probleme europäischer Geistesgeschichte. Die Blickwinkel, die dabei eingenommen werden, sind vorrangig die der Physik und der Psychologie. Die Wechselwirkung dieser Gebiete wird so deutlich wie nie zuvor im Dialog zwischen zwei Forscherpersön lichkeiten dieses Jahrhunderts sichtbar: dem Physiker Wolfgang Pauli (1900- 1958) und dem Psychologen Carl Gustav Jung (1875-1961). In zahlreichen Brie fen und Manuskripten Paulis, die erst in den letzten Jahren allgemein zugänglich wurden, finden sich bemerkenswerte und wichtige Beiträge zu diesem Dialog, die das Verständnis des Zusammenhanges von Geist und Materie in einem neuen Licht erscheinen lassen. Um den durch Pauli und Jung begonnenen Dialog fortzusetzen und weiter fruchtbar zu machen, ist das interdisziplinäre Gespräch zwischen Physikern und Psychologen nötig. Diesem Zweck diente eine von der Eidgenössischen Techni sehen Hochschule Zürich (der Hochschule, an der Pauli tätig war) und dem C.G.Jung-Institut Zürich (das Jung gegründet hat) gemeinsam veranstaltete Tagung im Centro Stefano Franscini (Monte Verita, Ascona) vom 13. bis 18. Juni 1993. Sie stand unter dem Thema Das Irrationale in den Naturwissenschaften: Wolf gang Paulis Begegnung mit dem Geist der Materie und wurde von Pier Luigi Luisi initiiert und organisiert. Als Berater fungierten Paul Brutsehe, Hans Primas und Eva Wertenschlag-Birkhäuser. Berichte und Kommentare zu dieser Tagung wurden in Heft 4/1993 der Zeitschrift Gaia veröffentlicht.

Die Grundlagen der Quantenmechanik

Author: Günther Ludwig

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 366211920X

Category: Mathematics

Page: 460

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Mehrere Gründe bewogen mich, den Plan zu einem Buch über Quantenmechanik zu entwerfen, obwohl es in der Literatur schon manche Darstellung dieses Gebietes gibt. Einmal traf man bei den Lernenden immer wieder auf die Auf fassung, daß die Quantentheorie nur ein Provisorium der theoretischen Physik sei, aber zumindest noch einer genaueren Begründung bedürfe, da sowohl der mathematische Formalismus nicht exakt fundiert sei als auch die physikalische Interpretion sehr "nach Gefühl" in jedem Einzelfall durchgeführt würde. Nachdem das Buch von J. v. NEu MANN, Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik, vergriffen war, konnte man kaum ein entsprechendes Werk empfehlen, das im physikalischen Zusammenhang die mathematischen Grundlagen klar legt. In dem vorliegenden Buche ist die eigentiiche Quantenmechamk (also ohne Feldtheorie) in der Weise dargestellt, daß man sie als em mathematisch wohlbegründetes und in sich genauso widerspruchs freies und abgeschlossenes System erkennt, wie die klassische Punkt mechanik. So wie die Kräfte, d. h. so wie die HAMILTON-Funktwn, in der klassischen Mechanik gegeben sein müssen, so m der Quanten mechanik der HAMILTON-Üperator. Die Herleitung eines Ansatzes für den HAMILTON-Operator eines Problems aus anderen Gebieten der Physik wird deshalb hier nicht näher begründet. Neben dem Wunsch, die Quantenmechamk als ein in sich geschlos senes Gebiet darzustellen, bestand ein zweiter Grund für die Abfassung des Buches in der inneren Harmonie zwischen mathematischer und physikalischer Struktur. Je größer die abstrakte Schönheit einer Theo rie, desto größer auch ihr Wahrheitsgehalt. Die innere Harmonie m der Struktur der Materie zu erkennen, d. h.

Quantenphysik für Dummies

Author: Steven Holzner

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527668004

Category: Science

Page: 316

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Von den Grundlagen bis zur Streutheorie – das Wichtigste zur Quantenmechanik Die Quantenphysik ist ein zentrales und spannendes, wenn auch von vielen Schülern und Studenten ungeliebtes Thema der Physik. Aber keine Sorge! Steven Holzner erklärt Ihnen verständlich und lebendig, was Sie über Quantenphysik wissen müssen. Er erläutert die Grundlagen von Drehimpuls und Spin, gibt Ihnen Tipps, wie Sie komplexe Gleichungen lösen und nimmt den klassischen Problemen der Quantenphysik den Schrecken. Dabei arbeitet er mit Beispielen, die er ausführlich erklärt und gibt Ihnen so zusätzliche Sicherheit auf einem vor Unschärfen wimmelnden Feld.

Der Turing Omnibus

Eine Reise durch die Informatik mit 66 Stationen

Author: A.K. Dewdney

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642788726

Category: Computers

Page: 496

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Der Turing Omnibus macht in 66 exzellent geschriebenen Beiträgen Station bei den interessantesten Themen aus der Informatik, der Computertechnologie und ihren Anwendungen.

Die zweite Quantenrevolution

Vom Spuk im Mikrokosmos zu neuen Supertechnologien

Author: Lars Jaeger

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662575191

Category: Computers

Page: 562

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„Quantenphysik ist bizarr und komisch, und sie widerspricht komplett unserem gesunden Menschenverstand“ oder ganz einfach „Die spinnen, die Physiker“ - so oder ähnlich ist die Wahrnehmung vieler Menschen, wenn es um die Grundtheorie der modernen Physik geht. Die These dieses Buches lautet: „Quantenphysik, so bizarr und abgehoben sie erscheinen mag, ist für unser heutiges Leben die bedeutendste wissenschaftliche Theorie. Und ihr Einfluss ist bei weitem nicht an irgendein Ende gelangt. Da kommt noch einiges auf uns zu!“ Der Autor steigt dabei mitten in unser Alltagsleben ein: Sie wollen mehr über heutige und zukünftige Technologien erfahren? Dann beschäftigen Sie sich mit dem Quantencomputer oder dem Quanteninternet; Technologien, deren erste Prototypen in den letzten Jahren möglich wurden und schon sehr bald unser tägliches Leben bestimmen werden. Das Buch wird Bewusstsein schaffen für die Bedeutung der Quantenphysik heute, dabei werden auch philosophische und weltanschauliche Fragen nicht außer Acht gelassen. Am Schluss wird der Leser den heutigen Stand der Quantenphysik kennen und dabei Antwort auf Fragen finden, die Einstein, Bohr, Heisenberg und andere Physik-Genies des 20. Jahrhunderts noch nicht wussten. Mit diesem Buch erschließen sich ihm nicht nur eine Reihe ganz neuer Technologien, sondern auch die dramatischen Einflüsse der modernen Physik für das Gefüge unserer Weltanschauung.

Verständliche Quantenmechanik

Drei mögliche Weltbilder der Quantenphysik

Author: Detlef Dürr,Dustin Lazarovici

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662558882

Category: Science

Page: 229

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Das vorliegende Buch richtet sich an Studierende der Physik, für die nach der Quantenmechanik-Vorlesung die wesentliche Frage offen geblieben ist: „Was sagt denn nun der mathematische Formalismus, den ich jetzt ausgiebig und ach so mühsam studiert habe, über die Natur aus?“. Bei der Suche nach der Antwort besprechen die Autoren unter anderem die modernen Quantentheorien, die von John Stuart Bell „Theorien ohne Beobachter“ genannt wurden: die Bohmsche Mechanik, die Kollaps-Theorie und die Viele-Welten-Theorie. Neben zielgerichteten mathematischen Aussagen, die in Kursvorlesungen selten vorkommen, erklärt das Buch anhand der neuen Theorien die Rolle der Wellenfunktion und des Zufalls in der Quantenmechanik. Insbesondere beschäftigen sich die Autoren auch mit der Gedankenwelt des Physikers John Stuart Bell, der mit den berühmten, aber leider oft missverstandenen Bellschen Ungleichungen unser physikalisches Weltbild nachhaltig verändert hat. Das Buch eignet sich damit begleitend oder ergänzend zu einer Kursvorlesung über Quantenmechanik oder aber auch zum Selbststudium.

Spontane Evolution

Wege zum neuen Menschen

Author: Bruce H. Lipton,Steve Bhaerman

Publisher: N.A

ISBN: 9783867281034

Category: USA - Verhalten - Kulturelle Evolution

Page: 508

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