Научно-исследовательский семинар "Физика квантовой информации"

2024/2025

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

6

Кредиты

Кто читает:

Базовая кафедра квантовой оптики и нанофотоники Института спектроскопии РАН

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

1-й курс, 3, 4 модуль

Преподаватель

Владимирова Юлия Викторовна

Программа дисциплины

Аннотация

Целями научно-исследовательского семинара «Физика квантовой информации» являются ознакомление с основами квантовой теории информации; ознакомление с основами квантовых вычислений; ознакомление с особенностями различных реализаций квантовых компьютеров.

Цель освоения дисциплины

• формирование знаний основные положения квантовой теории информации, различия между квантовыми и классическим вычислениями, основные модели квантовых компьютеров и подходы к их реализации;
• формирование умений ориентироваться в современных достижениях квантовой теории информации и квантовых вычислений;
• приобретение навыков работы с современной научной литературой по данному вопросу;
• приобретение навыков решения простейших задач квантовой теории информации.
• Научно-исследовательский семинар является одной из форм сквозной организации научно-исследовательской работы магистрантов в течение всего времени обучения, создающей условия для формирования компетенций комплексного применения знаний и навыков, получаемых в ходе обучения по всем другим дисциплинам программы, в процессе создания магистерской диссертации. Работа в НИС должна давать магистранту начальный опыт деятельности в профессиональном сообществе. Для полноценной работы в семинаре магистранты должны владеть знаниями, навыками и компетенциями всех дисциплин учебного плана программы (по мере их изучения). Логическим продолжением научно-исследовательского семинара выступает проект по тематике Базовой кафедры и научно-исследовательского семинара. Проект, также как и НИС, относится к Блоку 2 «Практики, проектная и/или научно-исследовательская работа» учебного плана образовательной программы. Материалы проектной работы могут быть использованы при выполнении части ВКР. Проект носит характер научного исследования. Основные задачи проекта: - применение полученных теоретических знаний при решении конкретных задач по направлению подготовки; - стимулирование навыков самостоятельной исследовательской и аналитической работы; - презентация навыков публичной дискуссии и защиты результатов проектной работы, предложений и рекомендаций. Проектная работа регулируется Положением о проектной, научно-исследовательской деятельности и практиках студентов Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики».

Планируемые результаты обучения

• знает : основные положения квантовой теории информации, различия между квантовыми и классическим вычислениями, основные модели квантовых компьютеров и подходы к их реализации
• знает основные положения квантовой теории информации, различия между квантовыми и классическим вычислениями, основные модели квантовых компьютеров и подходы к их реализации
• знает основные понятия квантовой теории информации
• знает основные понятия классической теории информации
• знает основные понятия теории измерения и использует в научном исследовании
• знает понятие кубитов и области применения
• имеет навыки (приобрести опыт): - работы с современной научной литературой по данному вопросу; - решения простейших задач квантовой теории информации
• ориентируется в современных достижениях квантовой теории информации и квантовых вычислений

Содержание учебной дисциплины

• Что такое квантовая информация? Основные понятия классической теории информации
• Основные понятия квантовой теории информации
• Квантовые двухуровневые информационные ячейки - кубиты
• Основные понятия теории измерения
• Перепутанные состояния, их физический смысл. Парадокс Эйнштейна - Подольского - Розена и неравенства Белла
• Плотная кодировка
• Квантовая телепортация кубитов
• Классическая криптография. квантовая криптография
• Квантовые алгоритмы
• Экспериментальная реализация квантовых компьютеров

Элементы контроля

• Домашнее задание
• Контрольная работа
• Экзамен

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 4th module
  0.15 * Домашнее задание + 0.15 * Домашнее задание + 0.3 * Контрольная работа + 0.4 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Введение в квантовую теорию информации, Хренников, А. Ю., 2008
• Теоретическая физика. Т.5, Ч. 1: Статистическая физика, Ландау, Л. Д., 2005
• Хренников, А. Ю. Введение в квантовую теорию информации : учебник / А. Ю. Хренников. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 284 с. — ISBN 978-5-9221-0951-2. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/2176 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Рекомендуемая дополнительная литература

• Byrnes, X. (2011). Quantum Computing. New Delhi: The English Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=381825
• Hassanien, A. E., Elhoseny, M., & Kacprzyk, J. (2018). Quantum Computing:An Environment for Intelligent Large Scale Real Application. Cham: Springer. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1615992
• Takeuchi, Y., Morimae, T., & Tani, S. (2019). Sumcheck-based delegation of quantum computing to rational server. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsarx&AN=edsarx.1911.04734
• Tutschku, C., Reinthaler, R. W., Lei, C., MacDonald, A. H., & Hankiewicz, E. M. (2019). Topological Quantum Computing Using Nanowire Devices. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsarx&AN=edsarx.1910.11075

Авторы

• Летохова Анастасия Владиленовна
• Владимирова Юлия Викторовна