9600-0016/01 – Úvod do kvantového počítání (IQC)
| Garantující katedra | IT4Innovations | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | prof. RNDr. Marek Lampart, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. RNDr. Marek Lampart, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2021/2022 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | USP, FAST, FBI, FS, EKF, FMT, HGF, FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské, magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je zvládnout elementární koncept kvantového počítání bez znalosti kvantové fyziky a osvojit si základní úkony spojené s registrovým programováním.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
Tento předmět je základním kurzem kvantového počítání, který se zabývá základními prvky kvantové výpočetní teorie aniž by předpokládal znalost kvantové fyziky. Úvod do kvantové teorie z pohledu informatiky začíná výkladem nejnutnějších pojmů s cílem demonstrace několika elementárních příkladů kvantového zrychlení, a taky základní aplikace: Shorův faktorizační a Groverův vyhledávací algoritmus a korekce chyby. Teoretické poznání je pak demonstrováno prakticky na kvantovém počítači (simulátoru) - Atos myQLM či IBM Qiskit.
Předmět je určen studentům 1. i 2. ročníku magisterského studia VŠB-TU Ostrava a nutnou prerekvizitou je znalost lineární algebry.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
1. BENENTI, G.; CASATI, G.; ROSSINI, D.; STRINI, G. Principles of Quantum Computation and Information - A Comprehensive Textbook. World Scientific, 2018.
2. STRUBELL, E. An Introduction to Quantum Algorithms. COS498 - Chawathe, 2011.
3. ABHIJITH, J.; ADEDOYIN, A.; AMBROSIANO, J.; ANISIMOV, P.; BÄRTSCHI, A.; CASPER, W.; CHENNUPATI, G.; COFFRIN, C.; DJIDJEV, H.; GUNTER, D.; KARRA, S. ; LEMONS, N.; LIN, S.; MALYZHENKOV, A.; MASCARENAS, D.; MNISZEWSKI, S.; NADIGA, B.; O’MALLEY, D.; OYEN, D.; PAKIN, S.; PRASAD, L.; ROBERTS, R.; ROMERO, P.; SANTHI, N.; SINITSYN, N.; SWART, P. J.; WENDELBERGER, J. G.; YOON, B.; ZAMORA, R.; ZHU, W.; EIDENBENZ, S.; COLES, P. J.; VUFFRAY, M.; LOKHOV, A. Y. Quantum Algorithm Implementations for Beginners. Los Alamos National Laboratory USA, 2018.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Test na téma základy kvantové výpočetní teorie - max. 10 bodů.
Test na téma klasické kvantové algoritmy - max. 10 bodů.
Individuální úloha na téma implementace kvantového algoritmu - max. 20 bodů.
E-learning
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Základní vlastnosti qubitu, Blochova sféra
2. Qubity a jejich stavy, Diracova notace
3. Reverzibilní operace na qubitu, měření qubitu
4. Zapletení
5. Deutsch-Jozsův algoritmus, Bernstein-Vaziraniho algoritmus
6. Simonův algoritmus
7. Groverův algoritmus,
8. Kvantová Fourierova transformace, Shorův faktorizační algoritmus
9. RSA dekódování
10. Zjednodušený příklad korekce kvantové chyby
11. Diagnostika chyby, chybu opravující kódy
12. Kvantová kryptografie a jednoduché použití řetězení
Cvičení:
1. Instalace kvantového simulátoru a připojení ke kvantovému počítači (QLM, Qiskit).
2. - 3. Tenzorová algebra a její interpretace qubitu.
4. - 12. Praktická implementace algoritmů probraných na přednášce.
Projekty:
Individuální úloha na imlementaci kvantového algoritmu na vybraném kvantovém simulátoru nebo počítači.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky