Weitere Entwicklungen

Günther J. Wirsching, Ingo Schmitt, Matthias Wolff

Horst Stühler, Daniel Pranjić

Abstract Im Bausektor ist die präzise Preisvorhersage für gebrauchte Baumaschinen entscheidend, um den Wert von Maschinenbeständen optimal zu nutzen und die Rentabilität zu maximieren. Maschinelles Lernen (ML) bietet eine vielversprechende Lösung, indem es große Datenmengen analysiert und zukünftige Preisentwicklungen prognostiziert. Neuere Entwicklungen im Bereich des Quantencomputing (QC) und des Quanten-Maschinellen-Lernen (QML) versprechen weitere Fortschritte in der Genauigkeit und Effizienz von Vorhersagen. Dieser Artikel untersucht die Methodik und die potenziellen Vorteile quantenbasierter Modelle im Vergleich zu klassischen ML-Verfahren und beleuchtet die Rolle von Support-Vektor-Maschinen (SVM) und Quanten-Support-Vektor-Maschinen (QSVM).

Johann von Neumann

Tilman Michaeli, Stefan Seegerer, Ralf Romeike

Quantentechnologien 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.

John von Neumann

Thomas Zauner

Diese Arbeit erweitert die mathematische Struktur des Prozessmatrixformalismus der Quantenmechanik um die neuen Protokolle der Prozessteleportation und des Prozess-Swappings. Das neu entwickelte Konzept der Prozessteleportation nutzt das etablierte Protokoll der Quantenteleportation mittels der Bell-Messung von verschrankten Zustanden, die zwischen zwei Laboren geteilt werden. Dies wird benutzt, um ein Quantensystem zwischen verschiedenen Laboratorien hin und her zu schicken. Die Teleportation kann Fehler im transportierten Zustand induzieren, weshalb wir drei Falle der Prozessteleportation unterscheiden: Erstens, die fehlerfreie Teleportation durch Postselektion der Resultate der Bell-Messungen in Abschnitt 3.1. Dies lasst die geringsten Beschrankungen der kausalen Struktur zwischen den Laboren zu. Zweitens, die teilweise korrigierte Prozessteleportation durch Beschrankung der kausalen Relationen zwischen den Laboren und klassischee Einwegkommunikation, wie in Abschnitt 3.2 beschrieben. Drittens, die komplette Korrektur der Teleportationsfehler durch weitere Beschrankung der kausalen Beziehungen zwischen den Laboratorien und klassische Zweiwegkommunikation. Dies wird im Abschnitt 3.3 diskutiert. Das Protokoll des Prozess-Swappings in Abschnitt 4 kombiniert zwei Prozesse zu einem neuen, indem spezifische Inputs und Outputs der Prozesse durch Quantenteleportation zusam- mengeschaltet werden. Hier werden die moglichen Fehler durch die Teleportation nicht behandelt, da wir die gewunschten Resultate der Bell-Messungen postselektieren. Diese neuen Protokolle erlauben eine Erweiterung des Prozessmatrixformalismus und ermoglichen weitere Entwicklungen sowohl des theoretischen Verstandnis der mathematischen Strukturen und der moglichen zukunftigen experimentellen Anwendungen.