Κβαντικοί Υπολογιστές
|
Αυτό το άρθρο μπορεί να επεκταθεί ή να βελτιωθεί με κάποιο τρόπο ώστε να καλύπτεται το θέμα με πληρέστερο τρόπο. Πληροφορίες: Απουσιάζει ο σύνδεσμος στις συζητήσεις |
| Εξάμηνο | 9ο |
|---|---|
| Κωδικός | Η07Ε |
| ECTS | 3 |
| Διδακτικές Μονάδες | 4 |
| Ώρες Θεωρίας | 2 |
| Ώρες Ασκήσεων | 1 |
| Ώρες Εργαστηρίου | 2 |
| Τομέας | Ηλεκτρονικής και Τεχνολογίας Συστημάτων Πληροφορικής |
| Διδάσκοντες | Καραφυλλίδης Ιωάννης |
Συζήτηση | |
| Ενεργειακός | Ε |
|---|---|
| Ηλεκτρονικός | Ε |
| Τηλεπικοινωνιακός | Ε |
Πίνακας περιεχομένων |
Περιγραφή
Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ένα νέο είδος υπολογιστών των οποίων η λειτουργία βασίζεται σε κβαντομηχανικά φαινόμενα. Οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν μεταξύ άλλων να ερευνήσουν με πρωτοφανή ταχύτητα τεράστιες και αδόμητες βάσεις δεδομένων, να σπάσουν κάθε γνωστό κρυπτογραφικό κώδικα, να προσομοιώσουν πολύπλοκες διεργασίες και φαινόμενα, και να επιλύσουν προβλήματα τα οποία είναι πρακτικά αδύνατον να λυθούν από τους σημερινούς υπολογιστές, που ονομάζονται πλέον «κλασικοί υπολογιστές».
Το μάθημα αυτό έχει ως στόχο να εισάγει τον φοιτητή στο πεδίο των κβαντικών υπολογιστών και έχει δομηθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να μην απαιτούνται γνώσεις κβαντικής μηχανικής. Ο φοιτητής εισάγεται βήμα-βήμα στις βασικές έννοιες των κβαντικών υπολογιστών. Όλα τα θέματα παρουσιάζονται αναλυτικά χωρίς να παραμένει αδιευκρίνιστο κανένα σημείο.
Για να βοηθηθεί ακόμη περισσότερο ο φοιτητής, κατά τη διάρκεια του μαθήματος αναπτύσσονται αναλυτικά παραδείγματα. Κάθε φοιτητής λαμβάνει (σε CD) και έναν προσομοιωτή κβαντικού υπολογιστή, τον QCS, που αναπτύχθηκε από τον διδάσκοντα. Ο φοιτητής μπορεί να εκτελέσει όλους τους κβαντικούς υπολογισμούς και όλους τους κβαντικούς αλγορίθμους που θα παρουσιαστούν και θα αναπτυχθούν κατά τη διάρκεια του μαθήματος χρησιμοποιώντας τον QCS. Μπορεί επίσης να εκτελέσει και δικούς του κβαντικούς υπολογισμούς.
Τα τρία θέματα ενδιάμεσης αξιολόγησης του μαθήματος συμπεριλαμβάνουν και τη χρήση του QCS.
Στόχοι Μαθήματος
- Κατανόηση του qubit και του κβαντικού καταχωρητή ως διανυσμάτων του χώρου Hilbert.
- Κατανόηση των κβαντικών πυλών ως τελεστών του χώρου Hilbert.
- Κατανόηση και σχεδιασμός κβαντικών κυκλωμάτων που αναπαριστούν κβαντικούς υπολογισμούς.
- Κατανόηση των κβαντικών υπολογισμών και εκτέλεση των κβαντικών υπολογισμών με χρήση πινάκων.
- Κατανόηση των κβαντικών αλγορίθμων των Deutsch, Grover και Shor.
- Κατανόηση των διαφορών των κβαντικών υπολογιστών από τους κλασικούς υπολογιστές και κατανόηση των δυνατοτήτων τους.
Περιγραφή (Αγγλική)
- 4235Θ55 QUANTUM COMPUTERS
(INCOMPLETE) Two-state Quantum systems. The quantum bit (qubit). Quantum registers. Quantum gates. Circuit model of a quantum computer. Quantum calculations. Quantum processors. Quantum Fourier transformation. Quantum entanglement. Quantum algorithms. Quantum teleportation. Quantum cryptography basics.
Απαιτούμενες Γνώσεις
Στοιχειώδεις γνώσεις πινάκων και γραμμικής άλγεβρας.
Εργαστήρια
Το μάθημα έχει εργαστήριο.
Εργασίες
Κατά την διάρκεια του εξαμήνου δίνονται και θέματα ενδιάμεσης αξιολόγησης.
Πρόοδοι
|
|
Αυτή η ενότητα μπορεί να επεκταθεί ή να βελτιωθεί. Πληροφορίες: Πρόοδοι που γίνονται στη διάρκεια του μαθήματος. Ύλη που καλύπτει η καθεμιά, χρονικό πλάνο προόδων, επιρροή στη βαθμολογία. |
Εξετάσεις και Βαθμολογία
Η τελική βαθμολογία (συνολικά 10 μονάδες) αποτελείται από:
1 Μονάδα : Εργαστηριακές Ασκήσεις
1 Μονάδα : Πρώτο θέμα ενδιάμεσης αξιολόγησης
2 Μονάδες : Δεύτερο θέμα ενδιάμεσης αξιολόγησης
6 Μονάδες : Γραπτή Εξέταση
Ο βαθμός των Εργαστηριακών Ασκήσεων (1 μονάδα) δίνεται από τους Μεταπτυχιακούς Φοιτητές που συνεπικουρούν στις Εργαστηριακές Ασκήσεις.
Συγγράμματα
- ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
Υποστήριξη Μαθήματος
eClass: Το μάθημα βρίσκεται στο eClass με κωδικό ΤΜΑ243.
Επιπρόσθετο Υλικό
- Ιωάννης Καραφυλλίδης, "ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ-Βασικές Έννοιες", 2005.
- M. A. Nielsen and I. L. Chuang,"Quantum Computation and Information", Cambridge University Press, 2000.
- A. O. Pittenger, "An Introduction to Quantum Computation Algorithms", Birkhauser, 1999.
- H.K. Lo, S. Popescu and T. Spiller, "Introduction to Quantum Computation and Information", World Scientific, 1998.
- G. P. Berman, G. D. Doolen, R. Mainieri and V. Tsifinovich, "Introduction to Quantum Computers", World Scientific, 1998.
- C. P. Williams and S. H. Clearwater, "Explorations in Quantum Computing", Springer-Telos, 1977.
- L. I. Schiff, "Quantum Mechanics", (Chapter 6), McGraw-Hill, 1968.
- R. K. Brylinski and G. Chen, "Mathematics of Quantum Computation", Chapman and Hall, 2002.
- Heiss, "Fundamentals of Quantum Computation", Springer, 2002.
- T. Beth and G. Leuchs, "Quantum Information Processing", Wiley, 2005.
- S. L. Braunstein and H.K. Lo, "Scalable Quantum Computers", Wiley, 2000.1. Ιωάννης Καραφυλλίδης, "ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ-Βασικές Έννοιες", 2005.
- Berkeley Quantum Information and Computation Center
- Stanford University - Quantum Information Science Group
- MIT - Quantum Computer Simulator of Quantum Systems
- Cambridge Research Laboratory - Quantum Information Group
- Oxford - Centre for Quantum Computation
- IBM's Test-Tube Quantum Computer
- D-Wave The Quantum Computing Company
