|
Vyučující
|
-
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.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Motivace. 2. Úvod, kvantové jevy. 3. Lineární algebra a formalismus bra-ket. 4. Qubit. 5. Kvantové provázání. 6. Fyzikální realizace logických operací. 7. Reverzibilní fyzika. 8. Fyzikální realizace I. 9. Fyzikální realizace II. 10. Kvantové řešení vybraných úloh. 11. Fyzika kvantových výpočtů a algoritmická složitost. 12. Bellova nerovnost.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Samostatná práce studentů, Přednáška, Cvičení
- Příprava na dílčí test [2-10]
- 15 hodin za semestr
- Kontaktní výuka
- 39 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku [10-60]
- 25 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| využít metod lineární algebry |
| pracovat s komplexními čísly |
| využít metod teorie pravděpodobnosti |
| Odborné dovednosti |
|---|
| 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 |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| bc. studium: uplatňuje při řešení problémů vhodné metody a dříve získané vědomosti a dovednosti, kromě analytického a kritického myšlení využívá i myšlení tvořivé s použitím představivosti a intuice, |
| 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. |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| 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 |
| Odborné dovednosti |
|---|
| 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 |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Přednáška založená na výkladu, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Řešení problémů, |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Test, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Test, |
| Seminární práce, |
| Individuální prezentace, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Test, |
|
Doporučená literatura
|
-
Bernhardt, Chris. Quantum Computing for Everyone. 2020. ISBN 9780262539531.
|