• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Магистратура 2017/2018

Физические основы квантовой информатики

Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»
Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус: Курс по выбору
Направление: 03.04.02. Физика
Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Прогр. обучения: Физика
Язык: русский
Кредиты: 5

Программа дисциплины

Аннотация

Целями освоения дисциплины «Физические основы квантовой информатики» являются: • формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных представлений в области физических основ квантовой информатики, приобретение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы; • формирование подходов, основанных на полученных знаниях, позволяющих проводить научные исследования и анализировать полученные результаты; • развитие умений, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели квантовой теории информации.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целями освоения дисциплины «Физические основы квантовой информатики» являются: • формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных представлений в области физических основ квантовой информатики, приобретение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы; • формирование подходов, основанных на полученных знаниях, позволяющих проводить научные исследования и анализировать полученные результаты; • развитие умений, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели квантовой теории информации.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • знает элементы квановоэлектродинамического описания
  • умеет вычислить параметр степени перепутывания R
  • умеет определить режимы рассеяния
  • знает и умеет вычислить поляризационные состояния бифотонов, двухкубитные состояния – кутриты
  • знает манипуляции с бифотонными состояниями с помощью пулуволновых и четверть-волновых пластинок и бимсплиттеров, приведение кутритов общего вида к форме разложения Шмидта, поляризация бифотонных состояний, конкарренс, связь степени перепутывания и степени поляризации кутритов.
  • знает о синтезе новых двумерных материалов на элементов IV группы таблицы Менделеева (графен и т.п.)
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Квантово-механическое описание излучения атомов, моды поля
    элементы квановоэлектродинамического описания, однофотонные и многофотонные состояния Квантово-механическое описание излучения атомов, моды поля, элементы кваново-электродинамического описания, однофотонные и многофотонные состояния, векторы состояний и волновые функции, непрерывные и дискретные переменные, двухуровневая система, кубиты и кудиты. Гильбертово пространство, матрица плотности и редуцированные матрицы плотности, чистые и смешанные состояния, энтропия фон Неймана как мера степени смешанности состояний.
  • Перепутывание двухчастичных состояний с непрерывными переменными
    Определение перепутанных состояний. Разложение Шмидта, моды Шмидта, параметр Шмидта степени перепутывания K, особенности разложения Шмидта для бифотонных состояний, условные и безусловные распределения плотности вероятности, измерения по схеме совпадений и по одночастичной схеме. Параметр степени перепутывания R, определяемый как отношение ширин кривых оночастичных распределений и кривых, получаемых в измерениях по схеме совпадений. Соотношения взаимности между ширинами условных и безусловных распределений в координатном и импульсном представлениях. Интерпретация парадокса Эйнштейна-ПодолькогоРозена. Теория и эксперимент.
  • Спонтанное параметрическое рассеяние света
    Спонтанное параметрическое рассеяние в кристаллах, фазовый синхронизм, режимы рассеяния, бифотонные волновые функции, частотное перепутывание, одночастичные измерения и измерения по схеме совпадений, отношение ширин соответствующих распределений как параметр степени перепутывания, сопоставление с параметром Шмидта, двойные Гауссовы распределения.
  • Поляризационные состояния бифотонов
    Поляризационные состояния бифотонов, двухкубитные состояния – кутриты, манипуляции с бифотонными состояниями с помощью пулуволновых и четверть-волновых пластинок и бимсплиттеров, приведение кутритов общего вида к форме разложения Шмидта, поляризация бифотонных состояний, конкарренс, связь степени перепутывания и степени поляризации кутритов. Поляризационная матрица кутрита как удвоенная редуцированная матрица плотности. Кукварты как двухфотонные состояния с двумя степенями свободы: поляризация + частоты фотонов или поляризация + угловые переменные волновых векторов фотонов. Теория и эксперимент. Эффект Хонга-У-Манделя. Телепортация.
  • Неколлинеарное спонтанное параметрическое рассеяние – гигантское азимутальное перепутывание.
    Модельный гетерогенный катализ. Синтез новых двумерных материалов на элементов IV группы таблицы Менделеева (графен и т.п.). Новые подходы в расчетах физической и химической адсорбции. Динамика поверхностных реакций: от атомной структуры к спектрам термодесорбции. Поверхностный магнетизм. Двумерный ферро- и антиферомагнетизм. Фрустрированные спиновые структуры на поверхности. Магнитные наноструктуры на поверхности. Методы анализа поверхностного магнетизма. Спинполяризованные сканирующий туннельный и атомно-силовой микроскопы. Атомные манипуляции. Электронно-стимулированные реакции под действием зонда СТМ. Технологии на основе СТМ.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Экзамен
  • неблокирующий Контрольная работа
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum Computation and Quantum Information (Vol. 10th anniversary ed). Cambridge: Cambridge eText. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=352482
  • Peres, A. (2002). Quantum Theory : Concepts and Methods. New York: Springer. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=69626

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Nielsen, M. A. (2005). Cluster-state quantum computation. https://doi.org/10.1016/S0034-4877(06)80014-5