20.12.2022, 12:00 Uhr

Universität Wien
Besprechungsraum 3.28
Währinger Str. 29
1090 Wien

Titel: „TEQUILA - Teaching Quantum Informatics Lab“

Kurzfassung:
Quantum Computing hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen und
wird in absehbarer Zukunft voraussichtlich immer wichtiger werden. Quantencomputer
können schon jetzt alles, was ein klassischer Computer kann. Sie versprechen allerdings
noch viele weitere faszinierende Möglichkeiten. Warum diese also nicht schon heute in
einem interaktiven Quantum Computing Labor entdecken?
Obwohl wir momentan noch in der so genannten NISQ-Ära ("noisy intermediate scale
quantum technologies") leben, was die Implementierung von Algorithmen erschweren
kann, ist es wichtig, die vielversprechenden Möglichkeiten der Quanteninformatik bereits
jetzt zu erforschen [1]. Spezielle Geräte, die das Verhalten von echten Quantengattern
simulieren können, bieten eine Möglichkeit, (erste) Erfahrungen mit Quanten Computing
und den damit verbundenen Konzepten sowie einigen wichtigen Algorithmen zu sammeln.
Die Arbeit besteht aus zwei Hauptteilen: Ziel des ersten Teils ist es, Studierenden verschiedener
Fachrichtungen mit Hilfe eines Quanten Computing Labors mit dem Thema
vertraut zu machen, wobei verschiedene wichtige Aspekte und Algorithmen im Zusammenhang
mit Quantencomputern behandelt werden. Ein Konzept sowie die konkreten Inhalte
für das Labor werden in dieser Arbeit zusammen mit den grundlegenden Konzepten
des Quanten Computing vorgestellt. Mithilfe einer Fokus Gruppe wurde das am besten
passende Konzept für das Labor gewählt. Ausgewählte Algorithmen werden in der Arbeit
detaillierter behandelt. Es wird ein Vergleich zwischen einer Implementierung mit den
Simulations-Geräten und einer Implementierung mit echter Quantenhardware in den Kursunterlagen
behandelt. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Hardware selbst.
Es wurde eine Hardware-Analyse durchgeführt und Experimente mit einer alternativen
Technologie, "QGate" genannt, einbezogen. Darüber hinaus wurde näher untersucht, wo
die Grenzen der von Phase Space Computing1 angebotenen Technologie liegen.
Die Arbeit zielt darauf ab, die folgenden Schlüsselfragen zu beantworten: Wie kann
ein interdisziplinäres Hands-on Quantencomputing-Labor didaktisch sinnvoll (an der
Universität Wien) gestaltet und durchgeführt werden? Wo liegen die Grenzen der
Technologie von Phase Space Computing, ist es möglich sie (im akademischen Kontext)
zu rekonstruieren und was sind die Einsatzmöglichkeiten und Funktionen der alternativen
Hardware? Die Studierenden brachten sowohl während des Praktikums als auch in
den Fragebögen zum Ausdruck, dass die praktische Erfahrung ihr Verständnis für das
Thema verbessert hat. Darüber hinaus wird im zweiten Teil der Arbeit gezeigt, dass die
alternative Hardwarelösung, in der Lage ist, zusätzliche Funktionen wie die Umsetzung
kleinerer maschineller Lernaufgaben zu bieten. Dies war nicht Teil des Praktikums, stellt
aber eine interessante Möglichkeit für zukünftige Iterationen des Kurses dar.