Das Ziel der Studienarbeit ist es, die Funktionsweise von herkömmlichen Computern sowie die der Quantencomputer darzustellen, zu erläutern und grundlegend miteinander zu Vergleichen.
Die letzten Jahre und Jahrzehnte brachten eine starke Entwicklung in der Informationstechnologie mit sich. Damalige Computerräume finden heute komprimiert in kleinen Heimcomputern Platz. Smartphones besitzen heute Rechenleistungen von mehreren Gigahertz. Jedoch ist ein Punkt der Singularität erreicht. Transistoren befinden sich in Größenordnungen von einigen wenigen Nanometern und eine weitere Minimierung wird schwieriger. Ein Großteil der heutigen Leistung ist jedoch auf dieser Entwicklung begründet.
Durch die Konsolidierung und bevorstehende Stagnation ist die weitere Entwicklung unbestimmt. Eine in den letzten Jahren stark an Interesse gewonnene Technologie bietet einen möglichen neuen Aufschwung. Quantencomputer oder das Quanten computing. Es wurden erfolgsversprechende Durchbrüche erzielt. Firmen wie Google, IBM oder Microsoft investieren viel in die neue Technologie und konnten auch schon erste Erfolge feiern.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Ausgangslage und Zielsetzung
- Aufbau der Arbeit und Methodik
- Der klassische Computer
- Funktionsweise
- Logikgatter
- Das Bit und der Code
- Rechnen mit Bits
- Stärken und Probleme
- Quantencomputer
- Physikalische Grundlagen
- Entdeckung von Quantenobjekten
- Eigenschaften von Quantenobjekten
- Funktionsweise
- Das Qubit
- Fehlerkorrektur von Qubits
- Quantengatter
- Rechnen mit Qubits
- Stärken und Probleme
- Schlussbetrachtung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Studienarbeit zielt darauf ab, die Funktionsweise sowohl von traditionellen Computern als auch von Quantencomputern darzustellen, zu erläutern und grundlegend miteinander zu vergleichen. Der Fokus liegt auf der Analyse der jeweiligen Funktionsweise und den Herausforderungen, die beide Technologien mit sich bringen.
- Die Funktionsweise klassischer Computer
- Die Prinzipien des Quantencomputings
- Die Unterschiede zwischen klassischer und Quanten-Rechenleistung
- Die Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen von Quantencomputern
- Die Bedeutung von Quantencomputern für die zukünftige Entwicklung der Informatik
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel bietet eine Einführung in die Ausgangslage und die Zielsetzung der Studienarbeit. Es beleuchtet die rasante Entwicklung der Informationstechnologie und den damit verbundenen Herausforderungen, die die weitere Entwicklung der klassischen Computertechnologie begrenzen. Der zweite Abschnitt widmet sich dem Aufbau und der Funktionsweise von klassischen Computern. Er erklärt das EVA-Prinzip, die Funktionsweise von Logikgattern, die Rolle des Bits und des Codes sowie die Funktionsweise der Rechenoperationen mit Bits. Das dritte Kapitel konzentriert sich auf Quantencomputer und ihre physikalischen Grundlagen. Es erklärt die Eigenschaften von Quantenobjekten, die Funktionsweise von Qubits, die Herausforderungen der Fehlerkorrektur und die Besonderheiten von Quantengattern. Dieses Kapitel beleuchtet auch die Rechenoperationen mit Qubits.
Schlüsselwörter
Die wichtigsten Schlüsselbegriffe dieser Studienarbeit sind klassische Computer, Quantencomputer, Funktionsweise, Logikgatter, Bit, Qubit, Quantengatter, Fehlerkorrektur, EVA-Prinzip, physikalische Grundlagen.
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- Niklas Höfling (Autor), 2020, Aufbau und Funktionsweise von klassischen Computern und Quantencomputern, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1245727
