Auflistung nach Schlagwort "Quanteninformatik"
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- TextdokumentImplementierung und Analyse von Gradientenberechnung in Quantenalgorithmen(SKILL 2022, 2022) Schmidt, MoritzQuantencomputer bieten die theoretische Möglichkeit, verschiedenste Probleme präziser und schneller zu lösen als klassische Computer. Auch im Gebiet des maschinellen Lernens, welches in den letzten Jahren in einem immer größer werdenden Spektrum an Disziplinen Anwendung findet, hofft man das Potential des Quantencomputers zu entfalten. Viele Algorithmen des maschinellen Lernens sind im Kern Optimierungsprobleme. Um eine möglichst genaue Lösung für diese Probleme zu finden, werden oft gradientenbasierte Verfahren als Kompromiss zwischen Rechenaufwand und Qualität der Lösung verwendet. In dieser Arbeit werden verschiedene Methoden zur Bestimmung von Gradienten von Funktionen, die durch Quantenschaltkreise implementiert werden, analysiert und verglichen. Die Ergebnisse zeigen, wie die inhärente Varianz von Messungen auf Quantencomputern zu einem Dilemma bei der Wahl von Hyperparametern von numerischen Verfahren führt, warum das analytische Parameter-Shift Verfahren einzelne Gradienten nicht nur exakt, sondern auch effizient berechnet und warum das SPSA Verfahren vor allem zur Gradientenberechnung auf großen Schaltkreisen mit vielen Parametern eine gute numerische Alternative sein kann. Dies kann als Entscheidungsgrundlage zur Gradientenberechnung für zukünftige Implementierungen von Algorithmen des maschinellen Lernens auf Quantencomputern dienen.
- Conference ProceedingsQuanteninformatik als Thema und Aufgabengebiet informatischer Bildung(INFOS 2021 – 19. GI-Fachtagung Informatik und Schule, 2021) Michaeli, Tilman; Seegerer, Stefan; Romeike, RalfQuantentechnologien gehören derzeit zu den vielversprechendsten Entwicklungen, wobei insbesondere der Quanteninformatik eine entscheidende Bedeutung zukommt. Damit einher gehen vielversprechende Möglichkeiten, aber auch neue Herausforderungen für unsere Gesellschaft. Allerdings steht die Quanteninformatik als Gegenstand informatischer Bildung noch in den Anfängen. Ziel dieses Beitrags ist es, Quanteninformatik als Thema und Aufgabengebiet der informatischen Bildung zur Diskussion zu stellen und eine erste Annäherung an zentrale Begriffe und Ideen sowie deren Erklärungsansätze vorzunehmen. Mithilfe eines explorativen Fokusgruppen-Interviews mit Expertinnen und Experten werden in der vorliegenden Untersuchung fünf wesentliche Ideen der Quanteninformatik identifiziert. Anhand einer Literaturanalyse werden anschließend verschiedene Erklärungsansätze für diese Ideen herausgearbeitet, kategorisiert und kontrastiert. Die Ergebnisse tragen damit zur Erschließung der Quanteninformatik für die informatische Bildung bei und werfen weitere Fragestellungen für die informatikdidaktische Forschung auf.
- KonferenzbeitragQuanteninformatik: Schlüsselkonzepte und Kompetenzen(INFOS 2023 - Informatikunterricht zwischen Aktualität und Zeitlosigkeit, 2023) Paparo, Giulia; Waldvogel, Bettina; Grillenberger, MareenDie Quanteninformatik ist ein aufstrebendes Forschungsgebiet an der Schnittstelle zwischen Informatik und Physik und hat das Potenzial, die Informatik und die Gesellschaft grundlegend zu verändern. Als Thema für den Informatikunterricht in der Sekundarstufe I und II bietet sie die Möglichkeit, die Lernenden mit neuen, komplexen und spannenden Inhalten zu konfrontieren, die für ihre Zukunft relevant sein können. Darüber hinaus können grundlegende Konzepte der Informatik durch die Quanteninformatik aus einer anderen Perspektive betrachtet werden. Quanteninformatik als Thema für den Informatikunterricht ist jedoch ein noch wenig erforschtes Gebiet. Um die Möglichkeiten der Quanteninformatik als Unterrichtsgegenstand in der Schule aufzuzeigen, wird zunächst eine Analyse durchgeführt, um deren Schlüsselkonzepte zu identifizieren. Anschließend wird ein Kompetenzrahmen für die Quanteninformatik definiert und im Rahmen der Empfehlungen für Bildungsstandards der Deutschen Gesellschaft für Informatik positioniert.
- Conference ProceedingsReise in die Quantenzeit – Quanteninformatik erleben und verstehen(INFOS 2021 – 19. GI-Fachtagung Informatik und Schule, 2021) Seegerer, Stefan; Michaeli, Tilman; Woitzik, Andreas; Romeike, Ralf