Quantum Physics and Computing (122 Computer Science)

Type: For the student's choice

Department: radiophysics and computer technologies

Lectures

SemesterAmount of hoursLecturerGroup(s)
332Professor Bolesta I. M.

Practical

SemesterAmount of hoursGroupTeacher(s)
316Professor Bolesta I. M.

Опис навчальної дисципліни

The discipline is designed to provide graduate students with the necessary knowledge related to calculations, taking into account the current level of development of science, in particular, quantum physics.

In particular, different approaches to the formalization of the computational process are considered: Boolean algebra, Turing machine and lambda – Church’s calculus. The concept of bit and quantum bit is analyzed. Approaches to describe quantum logic elements and quantum schemes: superdense coding and teleportation are considered. Features of algorithms and languages ​​for quantum programming are discussed.

The purpose of the course is to provide students with knowledge of the latest direction of development – quantum computer science, which was formed in the last 20 years on the basis of classical information theory, computer science and quantum mechanics. Studying the course will contribute to the formation of a modern scientific worldview of graduate students.

Upon completion of this course the student will

Know:

qubits – as the basic concept of quantum computer science;
description of the state and dynamics of the system in quantum mechanics;
quantum mechanical measurements;
formation of the space of many qubits (tensor product);
basic single-qubit and double-qubit quantum logic elements;
quantum networks;
use of confusing and superpositional states to solve computer science problems (superdense coding, teleportation);
basic quantum algorithms;
features of programming languages ​​for quantum computing.

Be able:

describe the state and dynamics of quantum mechanical systems;
determine the state of the system after measurement;
to form the space of many qubits;
apply the action of one- and two-qubit quantum elements;
explain the principles of supercoding and quantum teleportation.

Recommended Literature

Основна література:

  1. Нильсен М., Чанг И. Квантовые вычисления и квантовые компьютеры. Москва. Мир. 2006. 824 с.
  2. Валиев К.А., Кокин А.А. Квантовые компьютеры: надежды и реальность. Ижевск. РХД. 2001. 352 с.
  3. Китаев А., Шень А., Вялый М. Классические и квантовые вычисления. Мщсква. МЦНМО 1999. 186 с.
  4. Nakahara M. Ohmi t. Quantum computing: from linear Algebra to physical realization. Boca Raton London, New York. 2008. 416 p.
  5. Стин Э. Квантовые вычисления. Ижевск. РХД. 2000. 112 с.
  6. Ткачук В.М. Фундаментальні проблеми квантової механіки. Львів:ЛНУ ім.І.Франка, 2011.

 

Допоміжна література:

  1. Кулик С.П. Физические основы квантовой информации. Конспект лекций. Доступно по адресу skulik@qopt.phys.msu.ru/
  2. Крохмальський Т. Квантові комп’ютери: основи й алгоритми (короткий огляд). Журнал Фізичних Досліджень. 2004 Т.8, №1. С. 1-15.
  3. Емельянов В.И. Конспект лекций по основам квантовой физики и квантовых вычислениях. Москва. 2009.
  4. Качаев И.А. Квантовые вычисления. Препринт ИФВЭ Протвино. 2001. 24 с.
  5. Гайнутдинова А.Ф. Квантовые вычисления. Методическое пособие. Казань.
  6. Кайку М. Візії: як наука змінить ХХІ сторіччя. Львів: Літопис, 2004.- 544 с.
  7. Кайку М. Майбутнє розуму. Львів: Літопис, 2017.- 408 с.
  8. Ллойд С. Програмуючи всесвіт. Квантовий комп’ютер та майбутнє науки. Харків. Вид.-во «Клуб сімейного дозвілля». 2019.

Силабус:

Завантажити силабус