Κβαντική Υπολογιστική

Διδάσκοντες Νικήτας-Μαρίνος Σγούρος
Κατηγορία μαθήματος Ε/ΥΥΥ
Κωδικός μαθήματος ΨΣ-412
Πιστωτικές μονάδες 5
Ώρες μαθήματος 3 ώρες
Ώρες εργαστηρίων 2 ώρες
Ηλεκτρονικό υλικό Προβολή στον Αρίσταρχο (Open e-Class)

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στόχος του μαθήματος είναι η εξοικείωση των φοιτητών με τις βασικές αρχές που διέπουν την χρήση κβαντομηχανικών φαινομένων για την επίλυση υπολογιστικών προβλημάτων. Το μάθημα εστιάζει στην παρουσίαση του μαθηματικού υπόβαθρου που απαιτείται για την μοντελοποίηση κβαντικών φαινομένων σχετικών με υπολογιστικές διαδικασίες και στην ανάλυση κβαντικών λειτουργιών και αλγορίθμων ικανών να εκτελεστούν από κβαντικούς υπολογιστές. Επιπλέον το μαθημα αναλύει τη σχέση μεταξύ κλασσικών και κβαντικών υπολογισμών και παρέχει μια επισκόπηση των ανοικτων προβλημάτων που υπάρχουν στο πεδίο των κβαντικών υπολογιστικών διαδικασιών. Σε πρακτικό επίπεδο, το μάθημα περιγράφει σύγχρονα περιβάλλοντα προγραμματισμού κβαντικών υπολογιστών.

Περιεχόμενα

  • Μαθηματικό Υπόβαθρο
    • Στοιχεία Γραμμικής Άλγεβρας, Στοιχεία Μιγαδικής Ανάλυσης
  • Στοιχεία Κβαντικής Φυσικής
    • Κβαντομηχανικές Ιδιότητες σε ηλεκτρόνια και φωτόνια (spin, πόλωση) – Κβαντομηχανικά Πειράματα
  • Qubits και τα Χαρακτηριστικά τους
    • Αναπαράσταση, Υπέρθεση, Τανυστικό Γινόμενο, Διεμπλοκή, Μέτρηση, Ανισότητα του Bell
  • Κλασσική Λογική, Πύλες και Κυκλώματα
  • Κβαντικές Πύλες και Κυκλώματα
  • Κβαντικοί Αλγόριθμοι
    • Deutsch-Josza, Simon, Grover, QFT, Shor
  • Περιβάλλοντα Κβαντικού Προγραμματισμού

Προτεινόμενα Συγγράμματα

  • Nielsen, M. A., Chuang, I. L., Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press, 2010.
  • Σημειώσεις Διδάσκοντα

Πρόσθετη βιβλιογραφία

  • Στο σύστημα ΕΥΔΟΞΟΣ αναρτώνται σε ηλεκτρονική μορφή χρήσιμες πληροφορίες καθώς και ασκήσεις για την εξάσκηση των φοιτητών/τριών.