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• W86642283 abstract "In den vergangenen Jahren hat das relative neue Feldder Quanteninformationsverarbeitung (QIP) das Interesse vielerWissenschafter geweckt, da es schnellere Rechenleistung vonComputern, absolute sichere Kommunikation sowie ein Potential zumSimulieren von komplexen quantenmechanischen Systemen verspricht.Die Essenz dieser neuen Quanteninformationstechnologie sind zweiGrundkonzepte der Quantenmechanik, namlich die der Superposition undder Verschrankung. Diese Dissertation enthalt die Resultate von vierverschiedenen Experimenten die alle die Demonstration eines neuenQuantencomputer-Models mit linearer Optik, des sogenanntenEinweg-Quantencomputers, zum Ziel hatten. Zu diesem Zweck wurdeein multiphotonen-verschrankter Zustand mit Hilfe des Prozesses derspontanen parametrischen Down-Konversion in eineminterferometrischen Setup erzeugt. Dieser verschrankte Zustandagiert als eine Art Ressource, die fur Demonstrationen von neuenQuantenalgorithmen und anderen relevanten experimentellen Technikengenutzt wurde. In dieser Dissertation wird uber neue Fortschritte inder Theorie und im Experiment berichtet, unter anderem wurde zumersten Mal eine schnelle, aktive Vorwartskopplung implementiert, dieeine Realisation eines deterministischen Quantencomputer mit einernoch nicht dagewesenen Geschwindigkeit erlaubt. Weiters wurde dersogenannte Deutsch-Algorithmus mit unserem Quantencomputerimplementiert. Der Quantenalgorithmus erlaubt es mit nur einerEvaluation zu erkennen, ob eine mathematische Funktion konstant oderbalanciert ist, wahrend ein klassischer Algorithmus mindestens$2^{N-1}+1$ Evaluationen benotigt. In einem anderen Experiment wurdeein Quantenspiel, das sogenannte Gefangenen-Dilemma, realisiert. Einsolches Spiel ist im Prinzip die Ausfuhrung eines Quantenalgorithmusder aus einer bestimmten Folge aus Ein- und Zwei-qubitQuantengattern aufgebaut ist. Dieses Spiel erlaubt den individuellenSpielern ihren Strategieraum zu vergrosern, da sie auchSuperpositionen von klassischen Strategien wahlen und diesemiteinander verschranken konnen. Die Erfolgsfunktion des Spieleswurde fur verschiedene Strategiesets evaluiert und es konnteexperimentell gezeigt werden, dass das sogenannte Dilemma, welchesin der klassischen Version des Spieles auftritt, in der Quantenweltbeseitigt werden kann. Unglucklicherweise ist Dekoharenz, derungewollte Verlust von in Quantensystemen kodierter Informationdurch unkontrollierte Wechselwirkung mit der Umgebung, eines derHaupthindernisse fur die Realisierung eines Quantencomputers imgrosen Rahmen. Ein moglicher Losungsansatz ist die Rechnung in einemsogenannten dekoharenzfreien Unterraum (DFS) durchzufuhren. Auffruheren Arbeiten aufbauend gelang es diese theoretischen Konzepteauf unser Einweg-Quantencomputermodel zu ubertragen und zum erstenMal die dekoharenzfreie Durchfuhrung einer Rechnung zu zeigen,wahrend die Photonen starkem Phasenrauschen ausgesetzt waren.Beachtenswerter Schutz der Information konnte erreich werden, derannahernd die idealen Ergebnisse lieferte. Obwohl die Experimente indieser Dissertation nur einen proof-of-principle Charakteraufweisen haben sie trotzdem grose Bedeutung fur das Feld der QIPund werden hoffentlich den Weg fur weitere und aufregendeErfindungen und experimentellen Demonstrationen in der Zukunftebnen." @default.
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