Programovací jazyky pro kvantové počítání

Garant předmětu:

Jan Janoušek

Přednášející:

Jan Janoušek

Cvičící:

Jan Janoušek

Předmět zajišťuje:

katedra teoretické informatiky

Anotace:

Výpočetní modely pro kvantové počítání: Kvantový Turingův stroj, QRAM, lambda kalkulus s qubity. Vyšší programovací jazyky pro kvantové počítání: imperativní jazyky (Silq), funkcionální jazyky (QML, Quipper). Na cvičení se student seznámí se základy programování ve vyšším programovacím jazyku Silq.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Modely výpočtů - Kvantový Turingův stroj.

2. Kvantový konečný automat. QRAM.

3. Kvantový lambda kalkulus.

4. Silq jako vyšší imperativní programovací jazyk - datové typy, řízení výpočtu.

5. Silq - funkce a iterace.

6. Silq - výpočty s více qubity. Superhusté kódování.

7. Silq - popis kvantových obvodů s kvantovými logickými hradly.

8. Kvantové algoritmy I (Deutsch-Jozsa, Bernstein-Vazirani).

9. Kvantové algoritmy II (Groverův vyhledávací algoritmus, Simonův algoritmus).

10. Silq - Korekce chyb.

11. Zápočtový test.

12. Funkcionální programovací jazyky pro kvantové počítání - QML.

13. Funkcionální programovací jazyky pro kvantové počítání - Quipper.

Osnova cvičení:

Není dosud vyplněno.

Cíle studia:

Výpočetní modely pro kvantové počítání: Kvantový Turingův stroj, QRAM, lambda kalkulus s qubity. Vyšší programovací jazyky pro kvantové počítání: imperativní jazyky (Silq), funkcionální jazyky (QML, Quipper). Na cvičení se student seznámí se základy programování ve vyšším programovacím jazyku Silq.

Studijní materiály:

1. Ganguly, S., Cambier, T.: Quantum Computing with Silq Programming

Packt Publishing 2021, ISBN 978-1800569669

2. Hundt, R.:Quantum Computing for Programmers

Cambridge University Press 2022, ISBN 9781009099974

3. Giovannetti, V., Lloyd, S., Maccone, L.: Quantum random access memory

arXiv: 0708.1879 2008

4. Quipper

Quipper Online, www.mathstat.dal.ca/selinger/quipper/ 2021

5. QML Online

ncatlab.org/nlab/show/QML 2023

Poznámka:

Informace o předmětu a výukové materiály naleznete na https://courses.fit.cvut.cz/QNI-PJK

Další informace:

https://courses.fit.cvut.cz/QNI-PJK

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kvantová informatika (povinně volitelný předmět)