Kvantdatorer

Mål

Kursen beskriver kvantberäkningar med tonvikt på qubits, kvantlogiska grindar, kvantalgoritmer samt dess implementering. Utgående ifrån de grundläggande definitionerna för beräkningsteori, kommer kursen att behandla applikationer av kvantmekanikens lagar på kvantberäkningar och kvantalgoritmer. Dessutom ingår i kursen vissa områden relaterade till kvantkommunikation.

• För att uppnå detta mål ska de studerande kunna använda definitionen av qubit, kvantlogiska grindar, kvantkretsar, kvantparallellismen och kvantalgoritmer, simulera en kvantkrets för teleportationen av en qubit numeriskt, simulera en Feynmann processor numeriskt, beskriva grundläggande kraven för realisationen av kvantdatorer och klassificera olika typer av kvantdatorer, recensera valda vetenskapliga artiklar om kvantdatorer och kvantinformation.

Innehåll

Datororganisation och beräkningsteori: binära system, Boolsk algebra, logiska grindar, kvantlogiska grindar, algoritmer, Turing maskiner och effektiva beräkningssätt. Kvantmekanik och datorer: från bits till qubits, superposition, mätning, klassiska och kvantmekaniska myntkast, osäkerhetsprincipen. Kvantalgoritmer: kvantparallellism, diskreta Fouriertransformer, fas värdering ,Shors faktoriserings- och Grovers sökalgoritmer. Realisering av kvantdatorer: jonfälla, kvantelektrodynamik (QED) för kaviteter, NMR och solid-state baserade kvantdatorer. Kvantkryptografi, kvantteleportation, kvantmekaniska felrättande koder.

Kursen är tvärvetenskaplig och är användbar för ingenjörer inom såväl fysik, elektroteknik som datateknik.