Detail předmětu

Kvantové výpočetní metody

FEKT-MKC-KVMAk. rok: 2020/2021

Kvantová informace je základní entitou v teorii kvantové informace a může být manipulována pomocí inženýrských technik známých jako kvantové zpracování informací. Stejně jako mohou být zpracovány, digitálními počítači, klasické informace, přenášeny z místa na místo, manipulovány a analyzovány, podobnými koncepty lze pracovat s kvantovou informaci. Zatímco základní jednotka klasické informace je bit, v kvantové informaci je to qubit. Proto se v počítačových cvičeních se věnuje veliká pozornost zpracování qubitů.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen: (a) pochopit problematiku kvantových počítačů, konkrétně je schopen rozpoznat, kdy je takový výpočet výhodný; (b) počítat a navrhovat základní algoritmy pro kvantové počítače.

Doporučená nebo povinná literatura

GRUSKA, J., Quantum Computing (Advanced topics in computer science series), Osborne/McGraw-Hill, 1999. (EN)

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Úvod, historie a motivace do teorie kvantové informace.
2. Základní koncepty - qubit.
3. Kvantové měření a podivnost.
4. Lineární algebra - základy.
5. Vektorové prostory, Hilbertův prostor, Diracova notace.
6. Kvantové obvody (q-hradla) 1.
7. Kvantové obvody (q-hradla) 2.
8. Základní kvantové algoritmy (teleportace, paralelismus, Deutch, Deutch-Jozsa).
9. Základy kvantové teleportace.
10. Fourierova transformace (QFT).
11. Faktorizační algoritmus.
12. Simonův problém.
13. Fyzické realizace kvantového počítače (Transmon, nábojový qubit, optický qubit, Helium-3 chlazení, adiabatická demagnetizace).

Cíl

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními koncepty kvantové fyziky a algoritmy nezbytnými pro práci s kvantovou informací. Kvantová mechanika jako obor fyziky zkoumá, jak se mikroskopické fyzické dynamické systémy mění v přírodě. Nicméně v oblasti teorie kvantových informací jsou studované kvantové systémy jako teoretické abstraktní systémy a koncepty abstrahované od samotné kvantové mechaniky. Cílem počítačových cvičení je pak získat praktické zkušenosti s implementací algoritmů pomocí kvantové teorie.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-EKT magisterský navazující, 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning