Fachgebiet: Mathematik / Informatik

Lösung des n-Damenproblems auf einem adiabatischen Quantencomputer

Jakov Wallbrecher

Schule: Gymnasium der Regensburger Domspatzen
Regionalwettbewerb: Oberpfalz

Paul Schappert

Schule: Gymnasium der Regensburger Domspatzen
Regionalwettbewerb: Oberpfalz

Jonathan Treffler

Schule: Gymnasium der Regensburger Domspatzen
Regionalwettbewerb: Oberpfalz

Projektbeschreibung

Auf einem n x n großen Schachfeld sollen n Damen so aufgestellt werden, dass keine Dame eine andere bedroht - diese klassische Schachaufgabe haben wir auf einem echten Quantencomputer gelöst.

Bei unserem Projekt geht es aber weniger um die eigentliche Lösung des n-Damenproblem (hierfür gibt es bereits viele Algorithmen), sondern um den Weg, dieses Problem so aufzubereiten, dass es mit einer speziellen Art von Quantencomputer, dem sog. "adiabatischen Quanten Annealer", gelöst werden kann.

Für unser Vorhaben haben wir das Damenproblem in die Sprache der Mathematik übersetzt und eine Funktion entwickelt, die jeder Konstellation auf dem Schachbrett einen Wert zuordnet, den man in der Optimierung als "Energie" bezeichnet. Die Lösung des n-Damenproblems läuft dann darauf hinaus, das globale Minimum der Energiefunktion zu finden. Genau für solche Probleme wurde ein Quanten Annealer gebaut!

Welche Schwierigkeiten wir überwinden mussten, um das Damenproblem schließlich erfolgreich auf den Quantencomputer zu übertragen, und zu welchen Ergebnissen wir beim Ausführen des Programms gekommen sind, möchten wir bei Jugend forscht gerne vorstellen.


Platz: 1

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