PMP202: Kvantno računanje (251497)

 6 
ECTS
30 P + 15 S + 15 PK
0% primjene e-učenja
Odjel za fiziku (Sceduly)
Nositelji: Leandra Vranješ Markić
Suradnici:
Ciljevi predmeta
Upoznati studente s realizacijama kvantnih računala, s osnovama kvantnog računanja, važnim kvantnim algoritmima te njihovom primjenom.
Razviti vještine dizajniranja kvantnih programa te njihovog izvršavanja na kvantnim računalima i simulatorima.
Uvjeti (kompetencije) za upis predmeta
Kompetencije kvantne fizike
Očekivani ishodi učenja
Studenti će nakon uspješno savladanog predmeta moći:
1. Raspraviti prednosti i nedostatke kvantnog računanja u odnosu na klasično računanje.
2. Objasniti osnovnu modele kvantnog računanja te strukturu obrađenih kvantnih algoritama i protokola.
3. Raspraviti osnove hardverskih realizacija kvantnih računala.
4. Riješiti kvantno-računarske reverzibilne logičke sklopove građene od jednoqubitnih i višequbitnih stanja.
5. Programirati jednostavne kvantne algoritme na kvantnom računalu ili simulatoru u oblaku.
6. Raspraviti i primijeniti osnovne kodove za korekciju grešaka.
Sadržaj predmeta
• Reprezentacija qubita. Elementarna kvantna vrata i osnovni formalizam kvantnog računanja. (8 sati)
• Usporedba kvantnog i klasičnog računanja. Klase kompleksnosti. (2 sata)
• Elementi kvantnih programa. Uvod u biblioteke za kvantno računanje. (4 sata)
• Supergusto kvantno kodiranje. Teleportacija i Bellove nejednakosti. (4 sata)
• Drugi modeli kvantnog računanja: kvantno računanje zasnovano na mjerenju i adijabatsko kvantno računanje. (2 sata)
• Kvantni algoritmi. Deutsch-Jozsa algoritam. (5 sati)
• Bernstein-Vazirani algoritam. (3 sata)
• Simonov algoritam. Groverov algoritam. (6 sati)
• Kvantni Fourierov transformat. Shorov algoritam. (6 sati)
• Hibridni algoritmi. Variational quantum eigensolver i primjene. (6 sati)
• Kvantno ispravljanje grešaka. (6 sati)
• Hardverske realizacije kvantnih računala. (4 sata)
• Moderne primjene kvantnih računala. (4 sata)
Vrste izvođenja nastave
- Predavanja
- Seminari
- Vježbe
Obveze studenata
Aktivno sudjelovanje na nastavi.
Praćenje rada studenata (ECTS)
- Pohađanje nastave (2)
- Praktični rad (4)
Ocjenjivanje i vrjednovanje rada studenata
Domaće zadaće, seminarski rad, završni ispit.
Obvezna literatura
M. A. Nielsen and I. L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press, Cambridge, 2010.
Ph. Kaye, R. Laflamme and M. Mosca, An Introduction to Quantum Computing, Oxford University Press, Oxford, 2007.
Izborna literatura
Jack D. Hidary, Quantum Computing: An Applied Approach, Springer, 2nd edition,
2021 – uz popratne kodove na GitHub-u
Originalni članci i preprinti.
Načini praćenja kvalitete
- praćenje uspjeha studenata tijekom predmeta te na završnom ispitu
- praćenje razvoja studenata na predmetima koji slijede i poveznice s uspjehom ovog predmeta
- ostale ankete studenata
Izvedba
Sveučilišni diplomski studij
 •  Fizika; smjer: Nastavnički (izborni 1. i 3. sem.)
 •  Fizika; smjer: Računarska fizika (izborni 1. i 3. sem.)
 •  Fizika i informatika; smjer: nastavnički (izborni 1. sem.)
 •  Matematika i fizika; smjer: nastavnički (izborni 3. sem.)
 
Napomene:
Vrste nastave (tip): (P) Predavanja; (S) Seminari; (A) Auditorne vježbe; (PK) Vježbe u praktikumu; (L) Laboratorijske vježbe; (M) Metodičke vježbe; (TJ) Vježbe tjelesnog odgoja; (T) Terenske vježbe.
Prije početka nastave moguće su rošade izvođača nastave u svrhu optimizacije opterećenja. Prikazana je testna verzija automatskog generiranja informacija.