DIE HEISENBERGSCHE UNSCHÄRFERELATION IM KONTEXT PHILOSOPHISCHER GEDANKENGÄNGE

Dierck-Ekkehard Liebscher

Stecher, Christiane

Die vorliegende Masterarbeit widmet sich den physikalischen, technischen und didaktischen Grundlagen des Quantencomputings. Angesichts der zunehmenden Relevanz von Quantentechnologien in Wissenschaft und Industrie stellt sich die Frage, inwieweit grundlegende Konzepte wie Superposition, Quantenverschränkung oder Quantenschaltkreise auch im schulischen Kontext vermittelbar sind. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erarbeitung eines fundierten Verständnisses der quantenmechanischen Prinzipien sowie deren Übertragung auf die Funktionsweise moderner Quantencomputer. Darüber hinaus wird ein didaktisches Konzept für den Einsatz im Physikunterricht der Sekundarstufe II entwickelt. Die theoretischen Grundlagen werden durch Veranschaulichungen mit der Cloud-Technologie Qiskit ergänzt, die es ermöglicht, reale Quantencomputer zu programmieren. Im Rahmen des didaktischen Teils wird eine methodisch strukturierte Unterrichtseinheit entwickelt, die sowohl eine didaktische Reduktion als auch eine lehrplankonforme Planung berücksichtigt. Die vorliegende Arbeit demonstriert, dass die Einführung des Quantencomputings auch im schulischen Kontext realisierbar ist, insbesondere durch den Einsatz visueller und interaktiver Hilfsmittel. Abschließend wird ein Ausblick auf die zukünftige Relevanz des Themas im Bildungsbereich gegeben und die Erkenntnisse der Arbeit werden in einem Fazit zusammengefasst.

Hans Thirring

Joanne C. Baker

Kathrin Hövelmanns

Seit einigen Jahren zeigt sich ein wachsendes Interesse an neuen Public-Key-Standards, da die etablierten Standards keine Sicherheit gegen Quantenangreifer bieten werden. Diese Arbeit behandelt die Frage, wie solche quantenresistente Primitive konstruiert werden können aus Primitiven mit leichter zu erreichenden Eigenschaften. Zentrale Motivation dieser Arbeit ist der derzeit stattfindende Standardisierungsprozess des NIST. Im Kontext der Verschlüsselung definiert und untersucht diese Arbeit Variationen der Fujisaki-Okamoto-Transformation, die im Gegensatz zu letzterer auf alle NIST-Einreichungen anwendbar sind und auch auf ihre Quantenresistenz untersucht werden. Im Kontext digitaler Signaturen wird beobachtet, dass auch der originäre Sicherheitsbeweis der Fiat-Shamir-Konstruktion noch keine Quantenangreifer berücksichtigte. Diese Arbeit enthält daher eine quanteninformationstheoretische Beweistechnik, mit der sie die Fiat-Shamir-Konstruktion als quantenresistent erweist.

Jürgen Theo Tenckhoff

Diese Veröffentlichung eröffnet die Reihe „Quantenmonaden – Kommentare & Kritiken“.Sie erläutert Zielsetzung, Aufbau und wissenschaftlichen Kontext der Reihe, in der interdisziplinäre Kommentare, Bewertungen und Kritiken zur Theorie der Quantenmonaden dokumentiert werden.Im Mittelpunkt stehen Transparenz, Zitierfähigkeit und die Förderung eines offenen wissenschaftlichen Diskurses zwischen Physik, Mathematik, Philosophie, Soziologie und angrenzenden Feldern.