480-4402/01 – Kvantový hardware (KH)
| Garantující katedra | Katedra fyziky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | Ing. Iva Tkáčová, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Iva Tkáčová, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2026/2027 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | magisterské, navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je seznámení jeho posluchačů s fyzikální podstatou principů využívaných při konstrukci kvantového hardwaru. Úvodní část kurzu je věnována vybraným partiím z kvantové mechaniky a kvantové informace a kvantové optiky, nezbytných pro bližší studium jednotlivých možností realizace. Tyto realizace a jejich fyzikální popis jsou náplní zbylé části semestru.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Výsledky učení
Předmět studentům poskytne propojení mezioborových znalostí s jejich aplikací při konstrukci kvantových počítačů. Absolvent získá hlubší přehled o několika nejslibnějších fyzikálních možnostech poskytujících přímé využití v kvantovém hardwaru (supravodivé kvantové qubity a obvody, fotonický přístup, iontové pasti - kvantové počítání se zachycenými ionty). Absolvování kurzu umožňuje bližší pochopení fungování kvantových počítačů, schopnost orientace v problematice a slouží jako nezbytný nástroj pro pochopení nových objevů při dalším samostudiu v tomto progresivním výzkumném směru.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Aktivní účast studentů na cvičeních. Tvorba seminární práce. Zkouška kombinovaná
E-learning
https://lms.vsb.cz
Další požadavky na studenta
Systematická domácí příprava na výuku.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
- Úvod a historie kvantového počítání. Vybrané partie z kvantové fyziky - bra-ketový formalismus, operátory, amplitudy pravděpodobnosti, měření, obrazy kvantové mechaniky, unitarita.
- Qubit, Blochova sféra, čisté a smíšené stavy, matice hustoty, tenzorový součin, provázané stavy, kvantová hradla (brány).
- Přehled existujících kvantových počítačů a principy jejich fungování.
- Interakce světla a hmoty, Fockovy stavy, koherentní stavy, termální stavy, stlačené stavy, Wignerovo rozdělení
- Supravodivý qubit, Josephsonova křižovatka (Josephson junction), Transmon qubit, interakce dvouhladinového systému s rezervoárem (Jaynes-Cummings model).
- Dynamika qubitů, Rabiho oscilace, supravodivé kvantové obvody a jejich charakterizace, projektivní měření, POVM (A positive operator-valued measure).
- Fotonický qubit, fotonické optické brány, ukázky experimentálních realizací.
- Generování jednotlivých fotonů (parametric down-conversion) a provázaných párů, detekce fotonů, polarizace.
- Hong-Ou-Mandel efekt, kvantový repeater, kvantová paměť, integrovaná kvantová fotonika.
- Iontové pasti, radiofrekvenční past (Paul trap), Penningova past a další metody záchytu iontů .
- Manipulace s jednotlivými ionty, realizace kvantových hradel.
- Chlazení iontů, ukázky experimentálních realizací.
- Fyzikální popis dalších kandidátů pro kvantové počítání (kvantové tečky, neutrální atomy, magnetická rezonance).
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.