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: 3834822787

Category: Computers

Page: 305

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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.

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

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.

Der Computer

Mein Lebenswerk

Author: Konrad Zuse

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662065169

Category: Computers

Page: 218

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Das Werk eines großen Mannes in wenigen Worten zusammenzu fassen, wird notwendig, wenn diese Worte in Stein gemeißelt werden sollen. Auch im Geleitwort zur Autobiographie eines solchen Mannes ist es angebracht, Kürze walten zu lassen und durch wenig Worte den Autor um so mehr zu ehren. Für Konrad Zuse lauten diese Worte: Schöpfer der ersten vollautomatischen, programmgesteuer ten und frei programmierten, in binärer Gleitpunktrechnung arbeitenden Rechenanlage. Sie war 1941 betriebsfähig. So oder ähnlich wird man einmal schreiben müssen, wenn Konrad Zuses Büste in der Walhalla neben denen Gregor Mendels und Wilhelm Conrad Röntgens - um nur zwei zu nennen, denen zuletzt diese Ehre zuteil wurde - aufgestellt wird. München,August1984 F. L. Bauer v GELEITWORT Wie lange und ausführlich immer eine Autobiographie ist, sie kann nicht vollständig sein. Ich freue mich daher, in diesem Geleitwort ein Beispiel dafür anführen zu können, wie das Werk des Verfassers ausgestrahlt hat. Es ist ein kleines Beispiel, von einer Art wie es Dutzende geben mag, aber ein persönliches, das als mein Dank für die Anregung und Unterstützung - die zu einer dauerhaften Freundschaft geführt hat - gelten darf, aber auch als symbolischer Dank aller anderen, die von Konrad Zuse Richtung und Hilfe erhalten haben.

Adiabatic Quantum Computation and Quantum Annealing

Theory and Practice

Author: Catherine C. McGeoch

Publisher: Morgan & Claypool Publishers

ISBN: 1627053360

Category: Science

Page: 93

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Adiabatic quantum computation (AQC) is an alternative to the better-known gate model of quantum computation. The two models are polynomially equivalent, but otherwise quite dissimilar: one property that distinguishes AQC from the gate model is its analog nature. Quantum annealing (QA) describes a type of heuristic search algorithm that can be implemented to run in the ``native instruction set'' of an AQC platform. D-Wave Systems Inc. manufactures {quantum annealing processor chips} that exploit quantum properties to realize QA computations in hardware. The chips form the centerpiece of a novel computing platform designed to solve NP-hard optimization problems. Starting with a 16-qubit prototype announced in 2007, the company has launched and sold increasingly larger models: the 128-qubit D-Wave One system was announced in 2010 and the 512-qubit D-Wave Two system arrived on the scene in 2013. A 1,000-qubit model is expected to be available in 2014. This monograph presents an introductory overview of this unusual and rapidly developing approach to computation. We start with a survey of basic principles of quantum computation and what is known about the AQC model and the QA algorithm paradigm. Next we review the D-Wave technology stack and discuss some challenges to building and using quantum computing systems at a commercial scale. The last chapter reviews some experimental efforts to understand the properties and capabilities of these unusual platforms. The discussion throughout is aimed at an audience of computer scientists with little background in quantum computation or in physics.

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.

Statistische Mechanik

Author: Franz Schwabl

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540310975

Category: Science

Page: 591

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"Das Buch eignet sich ausgezeichnet als Grundlage oder Ergänzungslektüre für eine theoretische Vorlesung ab dem 5. Semester. Es deckt praktisch alle ... üblichen Inhalte ab, geht aber teilweise auch wesentlich darüber hinaus ... Zusammenfassend kann dieses Buch sowohl als Begleittext zu einer Vorlesung wie auch als Nachschlagewerk wärmstens empfohlen werden." (Physikalische Blätter) "... Die Fülle des behandelten Stoffes ist beeindruckend ... kann Studenten der ... Chemie, ... Physik und verwandter Disziplinen nachdrücklich empfohlen werden. Aber auch als Lehr- und Nachschlagewerk ist es geeignet." (Zeitschrift für Physikalische Chemie)

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 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.

Optische Eigenschaften von Festkörpern

Author: Mark Fox

Publisher: Oldenbourg Wissenschaftsverlag

ISBN: 9783486712407

Category: Science

Page: 523

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Dieses exzellente Werk fuhrt aus, in welcher Hinsicht optische Eigenschaften von Festkorpern anders sind als die von Atomen. [...] Die Ausgewogenheit von physikalischen Erklarungen und mathematischer Beschreibung ist sehr gut. DEr Text ist erganzt durch kritische Anmerkungen in den Marginalien und selbsterklarender Abbildungen. BArry R. MAsters, OPN Optics & Photonics News 2011 Fox ist es gelungen, eine gute, kompakte und anspruchsvolle Darstellung der optischen Eigenschaften von Festkorpern vorzulegen. AMerican Journal of Physics

Mechanik

Von den Newtonschen Gesetzen zum deterministischen Chaos

Author: Florian Scheck

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662085933

Category: Science

Page: 431

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Die vierte Auflage der Mechanik wurde in einigen Abschnitten ergänzt (z.B. zur Hamiltonschen Prinzipialfunktion und zum Aufstehkreisel) und auf Fehler durchgesehen, zudem wurden die Aufgaben überarbeitet, wobei nun alle vollständigen Lösungen mit aufgenommen wurden. Das wird all jenen zugute kommen, die diese umfassende Einführung in die Mechanik vorlesungsbegleitend oder zum Selbststudium verwenden wollen. Am Grundaufbau des Buches wurde nichts geändert: von elementarer Newtonscher Mechanik bis zur Diskussion von deterministischem Chaos und kontinuierlichen Systemen. Ein mathematischer Anhang und ein Wegweiser durch die Literatur runden das Buch ab.

Der Deal

Author: David Ignatius

Publisher: Rowohlt Verlag GmbH

ISBN: 364446071X

Category: Fiction

Page: 480

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Mission: Frieden. Einsatz: Tod. Eine streng geheime Einsatztruppe des US-Präsidenten agiert hinter den Frontlinien internationaler Krisengebiete – und hinter dem Rücken der CIA. Ihre Mission: Frieden mit Geld erkaufen. Kopf der «Hit Parade» ist Ex-CIA-Agent Jeffrey Gertz, der seine Leute mit harter Hand führt. Doch dann wird ein Agent in Pakistan zu Tode gefoltert. Gertz beauftragt seine beste Mitarbeiterin mit Ermittlungen im Nahen Osten und in Europa. Sophie Marx gerät dabei in ein Netz aus Intrigen, Gewalt, Korruption – und in das Visier eines hochintelligenten Feindes. Eines Feindes, der seinen ganz persönlichen Rachefeldzug gegen die Geheimdienste der Vereinigten Staaten von Amerika führt. Ignatius ist ein Meister. (The Economist) Sein neuer Thriller ist Extraklasse ... Rasant, spannend und von politischer Brisanz. (Deutschlandradio Kultur) Genau die Sorte von Politthriller, die intelligent unterhält und bei der man am Ende glaubt, doch wieder ein bisschen mehr kapiert zu haben, wie der Laden hier auf dem Globus so tickt. (kaliber38.de) Für alle Spionagethrillerfans ist dieser Roman ein Muss! (culturmag.de) Ja, lesen Sie selbst. Abgezockt, realitätstüchtig, formelfrei und sehr intelligent! (Meier) Ein grandioser, erschreckend realistischer Roman über die Verflechtung von Politik, Moral und Finanzen. (Publishers Weekly) Rasant, furchtlos und voller höllischer Wendungen. (Guardian) Auf beunruhigende Weise vorausschauend. (Sunday Express) Beeindruckend! ... Lesefreude mit einem intelligenten Plot, aktuell und informativ ... Klasse Figurenauswahl, der hochinteressante Handlungsort Pakistan und ein mehr als passendes Romanende machen Der Deal zu einem Lesevergnügen. (Hammett Krimibuchhandlung) Keiner kennt die Welt der CIA-Operationen im Nahen Osten so gut wie David Ignatius. (Seymour Hersh) CIA-Agenten bewundern Ignatius, weil er besser als jeder andere Schriftsteller die Feinheiten ihres Geschäfts versteht. Faszinierend. (George Tenet, ehemaliger Direktor er CIA)

Der Mann, der niemals lebte

Author: David Ignatius

Publisher: Rowohlt Verlag GmbH

ISBN: 364441341X

Category: Fiction

Page: 480

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Ein Toter kämpft im geheimen Krieg. Bombenattentate in europäischen Großstädten versetzen den Westen in Aufruhr. Die CIA ist ratlos: Eine neue Terrorgruppe, ihr Führer nennt sich «Süleiman», mehr weiß man nicht. Als die Kette der Anschläge nicht abreißt, hat Nahostexperte Roger Ferris eine Idee: Wenn man den Feind nicht infiltrieren kann, dann muss man eben so tun, als ob. Im Rückzugsgebiet der Gruppe wird daraufhin eine präparierte Leiche platziert, mit Scheinidentität und einer Tasche voller brisanter Unterlagen. Und der Plan scheint aufzugehen: Der verunsicherte Gegner macht die ersten Fehler. Doch nicht nur die Agenten der CIA spielen ein doppeltes Spiel ... «Eine bislang noch nicht da gewesene, unglaublich präzise Darstellung der Spielregeln, nach denen Geheimdienste operieren.» (Bob Woodward) «Keiner kennt die Welt der CIA-Operationen im Nahen Osten so gut wie David Ignatius, und ‹Der Mann, der niemals lebte› führt dem Leser von der ersten Seite an die so zweifelhaften wie letztlich erfolglosen Anstrengungen unseres Landes in diesem Teil der Erde vor Augen. Ein hochkarätiger Lesegenuss.» (Seymour Hersh) «David Ignatius hat es wieder geschafft ... ‹Der Mann, der niemals lebte› ist ein fiktives Werk, das sich wie ein Tatsachenbericht liest. CIA-Agenten bewundern Ignatius, weil er besser als jeder andere Schriftsteller die Feinheiten ihres Geschäfts versteht. Faszinierend.» (George Tenet, ehemaliger Direktor des CIA) «Einer der besten Spionage-Thriller seit dem 11. September.» (Publishers Weekly)