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Über dieses Buch

Ausgehend von der Theorie und den Protokollen der Quantenkryptografie werden anhand der derzeitigen technischen Möglichkeiten die erreichbaren Servicequalitäten vorgestellt. In einer ausgiebigen Diskussion wird die erreichbare Sicherheit herausgearbeitet, wobei bislang wenig beachtete Gesichtspunkte der Kryptoanalyse einfließen. Im gleichen Stil werden die Möglichkeiten des Quantencomputing untersucht, wobei eine ausführliche Lehreinheit über den Entwurf von Quantenalgorithmen und deren Versuchsimplementation auf klassischen Rechnern enthalten ist. Die Skalierbarkeit von Quantencomputern wird kritisch untersucht. Als Bindeglied zwischen beiden Disziplinen wird die Teleportation vorgestellt, mit deren Hilfe man bestimmte Beschränkungen zu überwinden hofft. Umfangreiche praxisnahe Aufgaben erlauben ein sicheres Vertiefen und kritisches Bewerten der Techniken sowie die theoretische Simulation von Ideen. Fazit: der Einsatz von Quantenmethoden erfordert höhere Qualifikationen der Betreiber als heutige Methoden und ist kritischer zu betrachten, als dies bislang vermittelt wird.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Dieses Buch wendet sich zunächst an Informatiker. Thematisch wird es aber sicher auch den einen oder anderen Physiker oder Mathematiker ansprechen. Für diese Leserschaft mag sich bei dem einen oder anderen Thema in den ersten drei Kapiteln die Frage stellen, warum es überhaupt aufgenommen wurde. Aus Erfahrung weiß ich aber, dass Informatiker erst auf bestimmte Sachen eingeschworen werde nmüssen, die einem Physiker vielleicht selbstverständlich sind. Bitte lesen Sie deshalb die ersten drei Kapitel mit verständnisvollem Humor. Später wird es auch Themen geben, bei denen die Informatiker im Vorteil sind.
Gilbert Brands

Kapitel 2. Quantenmechanische Phänomene

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden einige Beispiele vorgestellt, die zur Entwicklung der Quantenmechanik beigetragen haben und zum Teil in Kap. 3 auch mit quantenmechanischen Mitteln erläutert werden. Die Auswahl ist sicher ein wenig willkürlich und unvollständig, und wer die Phänomene schon kennt, mag dieses Kapitel getrost überspringen.
Gilbert Brands

Kapitel 3. Grundlagen der Quantenmechanik

Zusammenfassung
Nach einer Einführung in die Axiome der Quantenmechanik werden in diesem Kapitel verschiedene Repräsentationssysteme sowie für die Quanteninformatik wesentliche allgemeine Schlussfolgerungen diskutiert. Die Mathematik wird dabei von der physikalischen Seite her im notwendigen Umfang entwickelt. Die Darstellungsart orientiert sich an den Notwendigkeiten, einen Informatiker in die Thematik einzuführen, ist aber sicher im hinteren Teil auch für Vertreter anderer Disziplinen anspruchsvoll genug. Doch zunächst noch einige quasiklassische Gedanken, welchen Rahmen eine quantenmechanische Theorie ausfüllen muss.
Gilbert Brands

Kapitel 4. Lichtquanten und Verschlüsselung

Zusammenfassung
Bevor wir uns mit der Quantenkryptografie auseinandersetzen, sei ein kurzer Blick auf die bestehenden Verschlüsselungsverfahren und die Motivation, diese durch eine Quantenkryptografie zu erweitern, erlaubt.
Gilbert Brands

Kapitel 5. Teleportation

Zusammenfassung
Teleportation, Star Trek-Fans eher bekannt unter dem Begriff „beamen“, ist der Transfer eines quantenmechanischen Teilchens von Alice zu Bob. Dabei wird aber nicht das Teilchen selbst transportiert, sondern nur die Information, die das Teilchen trägt, und zwar auf klassische Weise. Diese Information wird von Bob ausgenutzt, um am Zielort ein Teilchen mit dem gleichen Zustand zu erzeugen.
Gilbert Brands

Kapitel 6. Quantencomputer

Zusammenfassung
Quantencomputer unterscheiden sich grundlegend von heutigen Computern, und wir wollen diese Unterschiede einmal schrittweise herausarbeiten. Vereinfachend wird oft behauptet, Quantencomputer seien in der Lage, viele Rechnungen gleichzeitig durchzuführen, doch das ist so nicht korrekt, sondern klassifiziert eher Clustercomputer, also klassische Multiprozessorsysteme, die (zumindest zeitweise) unabhängige Teile einer Gesamtaufgabe gleichzeitig unabhängig voneinander lösen.
Gilbert Brands

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