Die Quantenmechanik ist ein elementarer Bestandteil der modernen Physik. Sie liefert eine Vielzahl an Erklärungen und hat diverse Anwendungen gefunden, die aus dem alltäglichen Leben nicht mehr wegzudenken sind. Außerdem besteht das Potential, fundamental neuartige Computer zu entwickeln: sogenannte Quantencomputer. Diese sollen basierend auf den Besonderheiten der Quantenmechanik auch komplexe Probleme effizient lösen können.

Ziel des Kurses ist es, dass die Teilnehmenden erste Quanten-Algorithmen, wie zum Beispiel Quantenteleportation oder Quantenaddierer, verstehen und auf realen Quantencomputern implementieren und testen. Dafür gibt der Kurs zunächst eine Einführung in die mathematischen und physikalischen Grundlagen der Quantenmechanik. Die Teilnehmenden erarbeiten elementare Quantenphänomene, wie Quantenverschränkung, und analysieren die Eigenheiten des quantenmechanischen Messprozesses. Außerdem diskutieren sie anhand der Kopenhagener Deutung und der Bellschen Ungleichungen, welche fundamentalen Konsequenzen die Quantenmechanik mit sich bringt. Der Kurs benutzt sogenannte Zwei-Level-Systeme als Beschreibung von Quantenbits, welche es ermöglichen, Quanteninformationen zu speichern und zu verarbeiten. Darauf aufbauend untersuchen die Teilnehmenden die Funktionsweise eines Quantencomputers anhand verschiedener Algorithmen. Darüber hinaus erarbeiten sie selbständig in Gruppen weiterführende Themengebiete und vertiefen bereits Gelerntes anhand von Übungsaufgaben.

Für den Kurs ist ein mathematisches Verständnis der Quantenmechanik essenziell. Deshalb ist es wichtig, dass die Teilnehmenden mit Vektorrechnung und komplexen Zahlen umgehen können. Im Vorfeld der Akademie bereiten die Teilnehmenden Referate zu Themen aus den Bereichen Informatik, Mathematik und Physik vor.