|
Lecturer(s)
|
-
Kos Šimon, doc. Mgr. Ph.D.
-
Holeček Miroslav, doc. Dr. RNDr.
-
Nováček Vít, Ing. Ph.D.
-
Očenášek Jan, Ing. Ph.D.
-
Novák Petr, Ing. Ph.D.
-
Cimrman Robert, Ing. Ph.D.
|
|
Course content
|
1. Motivation. 2. Introduction, quantum phenomena. 3. Linear algebra and the bra-ket formalism. 4. Qubit. 5. Quantum entanglement. 6. Physical realization of logical operations. 7. Reversible physics. 8. Physical realization I. 9. Physical realization II. 10. Quantum solution of selected problems. 11. Physics of quantum computing and algorithmic complexity. 12. Bell's inequality.
|
|
Learning activities and teaching methods
|
Individual study, Lecture, Practicum
- Preparation for formative assessments (2-20)
- 15 hours per semester
- Contact hours
- 39 hours per semester
- Preparation for an examination (30-60)
- 25 hours per semester
|
| prerequisite |
|---|
| Knowledge |
|---|
| využít metod lineární algebry |
| pracovat s komplexními čísly |
| využít metod teorie pravděpodobnosti |
| Skills |
|---|
| aplikovat matematické koncepty a techniky při řešení fyzikálních problémů včetně práce s abstraktními pojmy |
| analyzovat problémy, identifikovat relevantní principy a aplikovat vhodné metody k nalezení řešení |
| využít znalostí základů programování |
| Competences |
|---|
| N/A |
| Schopnost jasně a logicky argumentovat, samostatně studovat, aktivně se zapojovat do výuky a vyvozovat závěry. Ochota přijímat a chápat neintuitivní myšlenky kvantové mechaniky. Pečlivost při výpočtech a přesnost v porozumění pojmům. |
| learning outcomes |
|---|
| Knowledge |
|---|
| dvouštěrbinového experimentu v souvislosti s interferencí světla |
| jevů superpozice a propletení a jejich důsledků oproti klasické fyzice |
| experimentu s Mach-Zenderovým interferometrem |
| pravděpodobnosti v kvantové mechanice |
| matematické definice qubitu a jeho realizace |
| vektorového popisu kvantových stavů (bra-ket notace) |
| fyzikální realizace jednoduchých kvantových hradel a několika principů konstrukce kvantových počítačů |
| principů fungování alespoň některých klíčových kvantových algoritmů (např. Deutschův, Groverův, Shorův) a jejich potenciálních výhod oproti klasickým algoritmům |
| BB84 protokolu a podstaty EPR paradoxu |
| konceptu kvantové nadřazenosti a problémů, s nimiž se potýká kvantové počítání |
| Skills |
|---|
| matematicky popisovat stavy qubitů, kvantové operace a evoluci kvantových systémů pomocí formalismu lineární algebry |
| vizualizovat a analyzovat stavy jednotlivých qubitů pomocí Blochovy sféry a provádět s nimi operace |
| navrhovat a analyzovat jednoduché kvantové obvody pro realizaci základních kvantových algoritmů |
| interpretovat pravděpodobnostní výsledky kvantových měření a spojit je s kvantovým stavem před měřením |
| diskutovat o hlavních výzvách v oblasti kvantových výpočtů, jako je dekoherence, škálovatelnost a přesnost řízení qubitů |
| teaching methods |
|---|
| Knowledge |
|---|
| Lecture |
| Practicum |
| Skills |
|---|
| Practicum |
| Lecture |
| Competences |
|---|
| Lecture |
| Task-based study method |
| assessment methods |
|---|
| Knowledge |
|---|
| Combined exam |
| Test |
| Skills |
|---|
| Combined exam |
| Test |
| Seminar work |
| Individual presentation at a seminar |
| Competences |
|---|
| Combined exam |
| Test |
|
Recommended literature
|
-
Bernhardt, Chris. Quantum Computing for Everyone. 2020. ISBN 9780262539531.
|