2023/2024

Квантовая обработка и передача информации

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Майнор

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 3, 4 модуль

Охват аудитории: для всех кампусов НИУ ВШЭ

Преподаватели: Вагов Алексей Вячеславович, Тейшейра Сарайва Тьяго

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 48

Программа дисциплины

Аннотация

Принципиально новым шагом в обработке информации является ее квантовая обработка. Квантовый компьютер позволяет решать задачи с экспоненциальным ускорением некоторых алгоритмов, т.е. делает доступным решение некоторых задач, нереальных для обычных компьютеров. Одним из современных и перспективных подходов к защите информации является использование квантовых криптографических протоколов. Идея квантовой криптографии состоит в том, чтобы использовать квантовые объекты для представления передаваемой между пользователями ключевой информации. В соответствии с законами квантового мира попытка злоумышленника вмешаться в данный процесс приведет к изменению состояний квантовых объектов, что, с одной стороны, не даст злоумышленнику нужной ему информации о ключе, а с другой – позволит законным пользователям установить факт атаки. В рамках данного раздела дисциплины будут изучены основные положения, а также текущее состояние техники в области практической реализации квантовой обработки, передачи, и защиты информации.

Цель освоения дисциплины

• Целью освоения дисциплины является изучение студентами основ квантовой передачи информации и квантовых вычислений.

Планируемые результаты обучения

• Получат представление о применении квантовых технологий для повышения эффективности криптографической защиты информации, а также о проблемах безопасности, к которым приводит развитие данных технологий.
• Получат представление о системах передачи информации, основанной на квантовых технологиях.
• Получат представление о квантовых вычислениях.
• Получат представление о применении квантовых технологий для реализации квантовых вычислений.

Содержание учебной дисциплины

• Тема 1. Основные понятия квантовой механики.
• Тема 2. Основы квантовой коммуникации, популярные алгоритмы передачи ключей.
• Тема 3. Практическая реализация квантовых схем передачи с использованием фотонов.
• Тема 4. Основные источники ошибок и методы их коррекции.
• Тема 5. Создание больших сетей квантовых коммуникаций.
• Тема 6. Мотивация и введение в классические вычисления.
• Тема 7. Классические и квантовые логические вентили
• Тема 8. Квантовые вычисления
• Тема 9. Введение в сверхпроводимость.
• Тема 10. Джозефсоновские переходы и сверхпроводящие кубиты.
• Тема 11. Практические расчеты на квантовых компьютерах

Элементы контроля

• Посещение семинаров
• Домашнее задание 1
• Промежуточная аттестация
• Домашнее задание 2

Промежуточная аттестация

• 2023/2024 учебный год 4 модуль
  0.1 * Домашнее задание 1 + 0.25 * Домашнее задание 2 + 0.25 * Посещение семинаров + 0.4 * Промежуточная аттестация

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• 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://znanium.com/catalog/product/1080947

Рекомендуемая дополнительная литература

• Квантовые вычисления и квантовая информация, Нильсен, М., 2006

Авторы

• Вагов Алексей Вячеславович
• Романова Татьяна Валентиновна
• Тейшейра Сарайва Тьяго -