Quanteninformationswissenschaft verbindet Quantenphysik und Informatik, um Vorteile gegenüber der konventionellen Informationsverarbeitung zu erzielen (z. B. durch Beschleunigung verschiedener Rechenaufgaben, von der Simulation physikalischer Systeme bis hin zum Factoring und Suchen).In den letzten Jahren haben wir bei der Schaffung eines Quantencomputers erhebliche Fortschritte erzielt. Gleichzeitig waren die Fortschritte bei der Entwicklung neuer Quantenalgorithmen eher langsam. In diesem Projekt planen wir, dieses wichtige Problem anzugehen.Das Projekt zielt darauf ab, neue Beispiele zu finden, in denen Quantencomputer besser sind als herkömmliche Computer bei der Lösung praktisch wichtiger Rechenaufgaben. Die folgenden Maßnahmen sind geplant:1. Entwicklung neuer Quantenalgorithmen. Es werden Quantenalgorithmen für bekannte Rechenaufgabenklassen (z. B. Optimierungs- und Machine Learning-Probleme) entwickelt. Um dieses Ziel zu erreichen, werden vor kurzem entwickelte Methoden verwendet, von der Quantenalgorithmusanalyse über Semidefinito-Programmierung bis hin zu Quantenalgorithmen zur Behandlung linearer Gleichungssysteme und neue Methoden werden entwickelt.2. Quantenberechnungsgrenzen. Der größtmögliche Vorteil von Quantencomputern in verschiedenen Modellen wird bewertet, von Komplexitätsklassen bis hin zur Abfrage und Komplexität der Kommunikation.3. Entwicklung von Experimenten für Quanten-Computing. Experimente werden für mittelgroße Quantencomputer erstellt (50-300 Quantenbits ohne Fehlerkorrektur). Der beste Weg, um die Überlegenheit eines Quantencomputers mit dieser Art von Quantencomputer zu demonstrieren, wird erkundet. Da Google in den kommenden Monaten einen 49 Quantenbit Quantencomputer erstellen will, ist es sehr wichtig, ein theoretisch fundiertes Experiment auf dieser Art von Quantencomputern aufzubauen.4. Verbindungen zur klassischen Informatik/Mathematik. Es werden Möglichkeiten untersucht, wie komplexe mathematische Techniken der klassischen Informatik eingesetzt werden können, um Probleme im Quantenrechnen zu lösen oder in der entgegengesetzten Richtung völlig klassische Probleme in der Informatik durch Quantenrechnen auf unerwartete Weise anzugehen. Laufzeit des Projekts: 58 Monate. Projektbeginn – Februar 2019, Frist: 30. November 2023. Gesamtkosten: 1 645 000 EUR.