Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2022/2023

Kvantové algoritmy a programování

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
BI-QAP KZ 5 1P+2C česky
Přednášející:
Ivo Petr (gar.), Tomáš Kalvoda
Cvičící:
Ivo Petr (gar.), Tomáš Kalvoda
Předmět zajišťuje:
katedra aplikované matematiky
Anotace:

Cílem předmětu je prostřednictvím řešení praktických úloh seznámit studenty s konceptem kvantového počítače a kvantovými algoritmy. Tematicky se předmět zaměřuje na základní principy kvantové mechaniky, na nichž kvantové technologie staví, a algoritmy demonstrující přednosti a omezení kvantových technologií v porovnání s jejich klasickými protějšky. Důraz je kladen na cvičení v prostředí Qiskit založeném na jazyku Python, při nichž studenti řeší programovací úlohy navazující na výklad a mají tak možnost sami zkoumat chování kvantových obvodů na simulátoru či skutečném kvantovém počítači.

Před zapsáním předmětu je nutná znalost lineární algebry na úrovni předmětů BI-LA1 a BI-LA2 nebo BI-LIN. Předchozí absolvování předmětu BI-MA2 nebo BI-VMM a zkušenosti s programováním v Pythonu mohou být výhodou, nejsou však nutné. Předchozí znalosti v oblasti fyziky nepředpokládáme.

Požadavky:

Nutná znalost lineární algebry na úrovni předmětů BI-LA1 a BI-LA2 nebo BI-LIN. Předchozí absolvování předmětu BI-MA2 nebo BI-VMM a zkušenosti s programováním v Pythonu mohou být výhodou, nejsou však nutné. Předchozí znalosti v oblasti fyziky nepředpokládáme.

Osnova přednášek:

1.Motivace pro kvantové technologie, rozdíly mezi klasickou a kvantovou mechanikou, seznámení se s prostředím Qiskit

2.Stav kvantového systému, pravděpodobnostní a kvantové bity, superpozice

3.Měření, stav kvantového systému, Blochova sféra, unitarita časového vývoje

4.Jednoqubitová hradla jako rotace, měření v libovolné bázi, protokol BB84 pro kvantový přenos klíče

5.Dvouqubitový kvantový registr, entanglement, Bellovy (EPR) stavy

6.Dvouqubitová hradla a jejich skládání, nemožnost klonování qubitu

7.Superhusté kódování, vícequbitové kvantové registry, vícequbitová hradla, kvantová teleportace

8.Kvantové obvody, univerzální kvantový počítač

9.Jednoduché kvantové algoritmy (Deutschův-Jozsův)

10.Kvantová Fourierova transformace

11.Kvantový algoritmus pro odhad fáze vlastního čísla

12.Variační metody a řešení soustav lineárních rovnic, kvantové technologie a strojové učení

Osnova cvičení:

Cvičení sestávají z řešení úloh v prostředí Qiskit a tematicky kopírují náplň přednášek.

Cíle studia:
Studijní materiály:

1.M. A. Nielsen, I. L. Chuang, Quantum computation and quantum information, Cambridge Univ. Press, 2013.

2.Learn Quantum Computation using Qiskit: https://qiskit.org/textbook

Poznámka:

http://courses.fit.cvut.cz/BI-QAP/

Další informace:
http://courses.fit.cvut.cz/BI-QAP/
Rozvrh na zimní semestr 2022/2023:
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt
místnost T9:350
Kalvoda T.
Petr I.

13:30–16:00
(paralelka 101)
Dejvice
NBFIT PC ucebna

Rozvrh na letní semestr 2022/2023:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 28. 11. 2022
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese https://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet6809806.html