FH Technikum Wien: Informatik-Studium mit Karrierepfad Quantencomputing

Das Bachelor-Studium Informatik an der FH Technikum Wien etabliert mit dem Karrierepfad „Quanteninformation“ eine in dieser Form einzigartige Vertiefungsmöglichkeit auf eine Zukunftstechnologie. Studierende können sich im 4. und 5. Semester im Rahmen von drei Modulen mit sechs Lehrveranstaltungen auf diesen Bereich konzentrieren. [...]

Das Modul „Introduction to Quantum Information“ vermittelt die Grundkonzepte der Quanteninformation. Hier werden Grundlagen von Quantencomputern besprochen und die mathematischen Tools zur Beschreibung von QuBits vermittelt. Im Labor können die Studierenden QuBits „anfassen“: Sie erzeugen und manipulieren QuBits selbst. QuBits sind die Einheit der Information, wie sie in Quantencomputern verarbeitet wird und damit das Gegenstück zu den Bits in klassischen Computern.

„Unser Quanteninformation-Karrierepfad bietet Studierenden die Möglichkeit, in die faszinierende Welt der Quantentechnologien einzutauchen. Wir sind stolz darauf, dass wir in Österreich das in dieser Form erste Angebot dazu bieten“, so Harald Wahl, Studiengangsleiter Bachelor Informatik.

Im weiteren Modul „Quantum Computing“ werden die Funktionsweise von Quantencomputern und die Grundkonzepte von Quantenalgorithmen vorgestellt. Diese bauen nicht auf klassischen binären Schaltungen auf, sondern auf Quantengattern. Solche Algorithmen sind in drei Bereichen klassischen Computern deutlich überlegen: Beim Faktorisieren von großen Zahlen, was die Grundlage für das Knacken aller bisher gängigen asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren bildet, bei der Suche in unkategorisierten Datenbanken und bei Optimierungsaufgaben.

Logistik und Entwicklung neuer Materialien und Wirkstoffe

Besonders Optimierungsaufgaben können mit derzeit verfügbaren Quantencomputern bereits gelöst werden und haben zahlreiche Anwendungsbereiche – von der Logistik über die Entwicklung neuer Materialien und Wirkstoffe bis hin zur Portfoliogestaltung. Die Studierenden entscheiden sich für einen dieser Anwendungsfälle und entwickeln selbst einen Quantenalgorithmus für das gewählte Problem. Damit erarbeiten sie sich die Fähigkeiten, die von der Industrie beim Programmieren von Quantencomputern konkret gebraucht werden.

„Mit der Vertiefung „Quantum Information“ verankert die FH Technikum Wien diese Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts fest in ihrer curricularen Lehre“, so Lecturer & Researcher Lukas Mairhofer vom Department Applied Mathematics & Physics.

Verfahren zum Austausch von Quantenschlüsseln

Verschiedene Verfahren zum Austausch von Quantenschlüsseln lernen Studierende schließlich im dritten Modul „Quantum Cryptography“ kennen. Es lässt sich informationstheoretisch beweisen, dass solche Quantenschlüssel grundsätzlich nicht geknackt werden können, und dass ihr Austausch nicht abgehört werden kann, ohne bemerkt zu werden. In einer zweiten Lehrveranstaltung werden in diesem Modul Algorithmen zur Post-Quantum Cryptography vorgestellt und angewandt.

Solche Post-Quantum Cryptography Algorithmen sind wie die bisher angewandten Verfahren klassische asymmetrische Verschlüsselungsverfahren. Allerdings bauen sie auf anderen mathematischen Prinzipien auf, so dass die Hoffnung besteht, dass sie auch durch Quantencomputer nicht gefährdet sind.

„Die begeisterten Rückmeldungen der Studierenden zeigen, dass hier ein spannendes und hochaktuelles Thema didaktisch hervorragend vermittelt wird“, meint Mira Maiwöger, Lektorin im Studiengang Bachelor Informatik.