Quantum Computing verstehen

Das Buch „Quantum Computing verstehen“ von Matthias Homeister wendet sich an alle, die in irgend einer Weise als (noch) Nichtspezialisten einen einfachen Zugang zur Welt des Quantencomputers suchen. Allerdings sind die Themenauswahl und die vorausgesetzten Kenntnisse ganz offensichtlich so ausgewählt, dass das Werk ideal für Informatik-Studierende mittleren Semesters ist. Dennoch werden auch Studierende verwandter Fächer, insbesondere der Mathematik und der Physik, sowie mathematisch-technisch interessierte Anwender aus diesem Buch ihren Nutzen ziehen können.

Aus der Sicht des Informatikers ist eine klare Gliederung in drei Teile zu erkennen: Der erste Teil bringt nach einer kurzen Einleitung in den Abschnitten 2 (Vom Bit zum Quantenregister) und 3 (Vom Quantenregister zum Quantenschaltkreis) alle wesentlichen Voraussetzungen, um den bis heute noch als hypothetisch einzustufenden Quantenrechner in seiner Funktionsweise zu akzeptieren und zu verstehen.

Im zweiten Teil werden nach einem kleinen Exkurs in die Grundbegriffe der Theoretischen Informatik (Abschnitt 4) in vier Abschnitten die wichtigsten heute absehbaren Anwendungsgebiete vorgestellt: Teleportation, Suchalgorithmen, Verschlüsselungen und Primfaktorzerlegung. Insbesondere finden sich hier die beiden schon fast als berühmt einzustufenden Algorithmen, die dem Thema Quantenrechner vor einem guten Jahrzehnt zum Durchbruch verhalfen: Grovers Datenbanksuche und Shors effizienter Faktorisierungsalgorithmus.

Der dritte Teil besteht aus zwei kurzen Abschnitten, in denen relativ oberflächlich die physikalischen Voraussetzungen (Titel “Quantenhardware“) und die Geschichte der Quantenmechanik vorgestellt werden, sowie einem Anhang mit Mathematischen Grundlagen.

Ein großer Vorteil des vorliegenden Werkes ist die lockere, leicht verständliche Darstellung von Sachverhalten, die genauer betrachtet eigentlich eher zu dem für den gesunden Menschenverstand unzugänglichen Teil der Natur zu rechnen sind. Viele informative Grafiken und gut ausgewählte Übungsaufgaben unterstützen das Verständnis. Bei den schwierigeren Übungsaufgaben können die acht Seiten umfassenden Lösungshinweise hilfreich sein.

Ein klares Manko ist die Vielzahl an kleinen und manchmal größeren Fehlern, die sich in die erste Auflage eingeschlichen haben. Daher empfiehlt es sich, bei der Lektüre die über die Homepage des Autors erreichbare Fehlerliste zu beachten. Dies zerstört aber nicht den sehr guten Gesamteindruck des Buches, das eine große Lücke der Informatik-Literatur hervorragend schließt.

Prof. Dr. Ulrich Hertrampf,
Institut für Formale Methoden der Informatik, Universität Stuttgart

Weitere Informationen:

• Verlagsseite des Buches (2. Auflage 2008)