Квантовые компьютеры и информационные системы

2021/2022

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

5

Кредиты

Кто читает:

Департамент электронной инженерии

Статус:

Курс по выбору

Когда читается:

1-й курс, 3, 4 модуль

Преподаватель

Васенко Андрей Сергеевич

Программа дисциплины

Аннотация

Квантовая информатика и квантовые вычисления – это новый, стремительно развивающийся раздел физики, возникший на стыке квантовой механики, математической физики и классической теории информации. Значительный интерес к этому разделу объясняется большими перспективами, которые откроются при реализации ее идей, захватывающих практически все области человеческой деятельности, относящиеся к передаче, хранению и обработки информации. Курса посвящен основным идеям квантовой информатики, а также изучению физических законов и математических принципов, лежащих в их основе. Большое внимание уделяется таким явлениям как квантовая запутанность, квантовый параллелизм и квантовая интерференция. Именно эти явления лежат в основе большинства известных квантовых протоколов и алгоритмов, которым посвящены отдельные разделы настоящего курса. В частности, из курса слушатели узнают о квантовой телепортации, квантовых алгоритмах Дойча и Шора, коррекции квантовых ошибок и многом другом.

Цель освоения дисциплины

• Цель изучения дисциплины «Квантовые компьютеры и информационные системы» - познакомить слушателей с бурно развивающейся областью науки и технологии на стыке физики и компьютерных наук – квантовыми вычислениями.

Планируемые результаты обучения

• Владеть • математическим аппаратом квантовой механики, применяемом в теории квантовой информации.
• Знать • фундаментальные понятия квантовой механики и теории квантовой информации; • важнейшие протоколы передачи и обработки квантовой информации; • важнейшие квантовые логические алгоритмы; • основные протоколы классической и квантовой теории ошибок.
• Уметь • работать с классическими и квантовыми схемами коммутации; • решать задачи по квантовой теории информации.

Содержание учебной дисциплины

• Тема 1. Основные понятия квантовой механики и теории квантовой информации.
• Тема 2. Статистические аспекты квантовой механики.
• Тема 3. Квантовая запутанность.
• Тема 4. Классические и квантовые логические операции.
• Тема 5. Отличительные особенности квантовых вычислений.
• Тема 6. Квантовые алгоритмы.
• Тема 7. Основы теории коррекции ошибок.

Элементы контроля

• Практическая работа (семинары, решение задач)
  Формат проведения занятий в 4 модуле дистанционный.
• Экзамен
  Формат проведения экзамена в 4 модуле дистанционный. Информация доводится до студентов не позднее 10 дней до сессии. Преподаватель вправе освободить от прохождения экзамена студентов, с выставлением им во время сессии оценки по промежуточной аттестации, соответствующей накопленной оценке без учёта веса экзамена (то есть сумма весов всех элементов контроля, за исключением экзамена, приравнивается к единице). Преподаватель объявляет свое решение не позднее, чем на последнем занятии до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы официальные каналы передачи информации, используемые в процессе обучения. По желанию студентов, они могут отказаться от выставления оценки без проведения экзамена и сдать его, о чем сообщают преподавателю не позднее последнего занятия. Экзамен по курсу проводится в письменной форме на платформе Jitsi. Во время написания экзаменационных работ студентам запрещено: общаться с кем-либо, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи считается нарушение связи в течение минуты и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.

Промежуточная аттестация

• 2021/2022 учебный год 4 модуль
  0.5 * Практическая работа (семинары, решение задач) + 0.5 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. - Теоретическая физика Т.3. Квантовая механика (нерелятивистская теория) - Издательство "Физматлит" - 2001 - ISBN: 5-9221-0057-2 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2380

Рекомендуемая дополнительная литература

• Ааронсон Скотт - Квантовые вычисления со времен Демокрита - Альпина нон-фикшн - 2018 - ISBN: 9785961450309 - Текст электронный // ЭБС Alpina - URL: https://hse.alpinadigital.ru/book/14787
• Бредов М.М., Румянцев В.В., Топтыгин И.Н. - Классическая электродинамика - Издательство "Лань" - 2003 - 400с. - ISBN: 5-8114-0511-1 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/606
• Душкин, Р. В. Квантовые вычисления и функциональное программирование / Р. В. Душкин. — Москва : ДМК Пресс, 2015. — 232 с. — ISBN 978-5-97060-275-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/97340 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Сысоев, С. С. Введение в квантовые вычисления : квантовые алгоритмы : учебное пособие / С. С. Сысоев. - СПб : Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2019. - 144 с. - ISBN 978-5-288-05933-9. - Текст : электронный. - URL: https://new.znanium.com/catalog/product/1080947 (дата обращения: 27.02.2020)
• Шень, А. Х. Классические и квантовые вычисления/ : учебное пособие / А. Х. Шень, М. Н. Вялый. — 2-е изд. — Москва : ИНТУИТ, 2016. — 273 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/100617 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.