Παρουσίαση/Προβολή
Κβαντικοί Υπολογιστές
(ECE_ΑΚ907) - Κυριάκος Σγάρμπας, Παναγιώτης Κουνάβης
Περιγραφή Μαθήματος
Μάθημα επιλογής 9ου εξαμήνου.
5 ECTS, 3 ώρες διδασκαλία εβδομαδιαίως.
Το μάθημα αφορά τη θεωρία και την πρακτική της λειτουργίας και του προγραμματισμού των κβαντικών υπολογιστών. Περιλαμβάνει τα αντικείμενα: Κβαντικά bits (qubits), Κβαντικοί Καταχωρητές, Κβαντικές Πύλες και Κυκλώματα, Τελεστές και Μετασχηματισμοί, Εφαρμογές Κβαντικών Κυκλωμάτων, Εξέλιξη Κβαντικών Συστημάτων στο Χρόνο, Κβαντικοί Αλγόριθμοι, Τεχνολογίες Κατασκευής Κβαντικών Υπολογιστών, Κβαντική Πληροφορία, Προγραμματισμός Κβαντικών Υπολογιστών (Qiskit), Εναλλακτικά Μοντέλα Κβαντικών Υπολογιστών.
Ημερομηνία δημιουργίας
Πέμπτη, 11 Μαΐου 2023
-
Περιεχόμενο μαθήματος
-
Κβαντική Μηχανική: Κβαντικές καταστάσεις, παρατηρήσιμα μεγέθη, πλάτος πιθανότητας, συμβολισμός Dirac, qubits, σφαίρα Bloch, κβαντικοί καταχωρητές, χώροι Hilbert, κβαντική υπέρθεση και διεμπλοκή.
-
Κβαντικές Πύλες και Κυκλώματα: Πύλες I, Φ, H, X, πύλες Pauli, πύλες σε 2 και 3 qubts, CNOT, controlled gates, σύνθεση κυκλωμάτων με κβαντικές πύλες, θεώρημα αδυναμίας διακλάδωσης.
-
Τελεστές και Μετασχηματισμοί: Ιδιοκαταστάσεις, ιδιοτιμές, ερμιτιανοί τελεστές, μοναδιαίοι και ορθομοναδιαίοι τελεστές, μετασχηματισμοί καταστάσεων και τελεστών.
-
Εφαρμογές Κβαντικών Κυκλωμάτων: Κβαντικές μετρήσεις, μη καταστροφικός έλεγχος, κβαντική κρυπτογραφία, superdense coding, κβαντική τηλεμεταφορά.
-
Εξέλιξη Κβαντικών Συστημάτων στο Χρόνο: Εξίσωση Schrodinger, χρονική εξέλιξη αναμενόμενης τιμής φυσικού μεγέθους.
-
Κβαντικοί Αλγόριθμοι: Αλγόριθμοι Deutsch, Grover, Shor και Quantum Fourier Transform.
-
Τεχνολογίες Κατασκευής Κβαντικών Υπολογιστών: Superconducting Josephson junctions, trapped ion, quantum dots, NMR, QCED.
-
Κβαντική Πληροφορία: Trace distance, fidelity, concurrence, information content, entropy.
-
Αποσυγκρότηση, Κβαντικός Θόρυβος, Διόρθωση Σφαλμάτων: Single qubit errors, depolarization, bit flip, phase flip, amplitude and phase damping, quantum error correction.
-
Προγραμματισμός Σύγχρονων Κβαντικών Υπολογιστών: Παρουσίαση κβαντικών υπολογιστών IBM & D-Wave. Γλώσσες, βιβλιοθήκες και περιβάλλοντα προγραμματισμού κβαντικών υπολογιστών.
-
Εναλλακτικά Μοντέλα Κβαντικών Υπολογιστών: Adiabatic, measurement-based, topological, holonomic
-
Κβαντική Τεχνητή Νοημοσύνη και Μηχανική Μάθηση.
Προαπαιτούμενα
Γραμμική Άλγεβρα, Μιγαδικοί Αριθμοί, Κβαντική Φυσική, Αλγόριθμοι και Δομές Δεδομένων.
Προτεινόμενα συγγράμματα
- Σάββας, Η., Σαμπάνη, Μ, (2022). "Κβαντική Υπολογιστική: Από τη Θεωρία στην Πράξη". Εκδόσεις Τζιόλα.
- Καραφυλλίδης, Ι. (2015). "Κβαντική Υπολογιστική". Κάλλιπος, Ανοικτές Ακαδημαϊκές Εκδόσεις. https://hdl.handle.net/11419/216
Διδάσκοντες
- Κυριάκος Σγάρμπας
- Παναγιώτης Κουνάβης
-