Физические основы квантовых вычислений

все курсы

Курс находится на модерации. Данные могут быть неактуальны.

3.5

10 недель, от 3 до 4 часов в неделю

Тип обучения

Курс

Зач. единицы

Сертификат

1 800 ₽ для получения

Стоимость курса

бесплатно

нет рассрочки

Курс состоит из семи разделов (модулей), которые условно можно разделить на две части. В первой части курса (Модули 1-3) основное внимание уделено математическому аппарату квантовой механики и ее постулатам, подробно рассказывается о физических явлениях и законах лежащих в основе квантовых вычислений. Во второй части курса (Модули 4-7) рассказывается о том, как изученные в первой части явления и законы квантовой физики могут быть использованы для реализации квантовых вычислений и квантовых логических алгоритмов, а также квантовых протоколов передачи информации. Модуль 1 посвящен основным постулатам квантовой механики и теории квантовой информации. Дается определение такого важного понятия как кубит, рассматриваются варианты его физической реализации. В Модуле 2 рассказывается о некоторых статистических аспектах квантовой теории. Вводятся понятия матрицы плотности, чистых и смешанных состояний, сепарабельности квантовых систем. В Модули 3 основное внимание уделено явлению квантовой запутанности и математическому описанию запутанных физических систем. Приводится описание опыта по проверке неравенств Белла, рассматривается широко известный ЭПР-парадокс. Модуль 4 посвящен сравнению классических и квантовых вычислений. В частности, описываются элементарные логические элементы (вентили) и простейшие схемы коммутации. В Модуле 5 поясняются особенности квантовых вычислений. В частности, доказывается теорема о запрете клонирования, запрещающая создание копии кубита, рассказывается о квантовом параллелизме и квантовом сверхплотном кодировании. Также подробно рассказывается о протоколе квантовой телепортации и приводится пример его физической реализации. Модуль 6 посвящен изучению известных квантовых логических алгоритмов: алгоритмов Дойча и Дойча-Джозы, квантового преобразования Фурье и знаменитого алгоритма факторизации чисел Шора. В Модуле 7 приведены сведения из классической и квантовой теории коррекции ошибок: проводятся необходимые параллели, подчеркиваются отличия, проводится классификация и протоколы коррекции разных типов ошибок.

Вас будут обучать

Тихонов Кирилл Сергеевич

курсов

Кандидат физико-математических наук Должность: старший преподаватель кафедры Общей физики-1, Лаборатория Квантовой Оптики

Голубева Татьяна Юрьевна

курсов

Доктор физико-математических наук Должность: профессор кафедры Общей физики-1, Лаборатория Квантовой Оптики

Голубев Юрий Михайлович

курсов

Доктор физико-математических наук Должность: профессор кафедры Общей физики-1, Лаборатория Квантовой Оптики

Образовательная организация

Санкт-Петербургский государственный университет

0 отзывов

Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ) — старейший вуз России, основанный в 1724 году. Университет сегодня — научный, образовательный и культурный центр мирового значения, неизменно входящий во все международные рейтинги вузов. В номинации взаимодействие с работодателями QS Graduate Employability 2018 СПбГУ занимает 20 место среди 400 ведущих вузов мира и является лучшим в России. В настоящее время СПбГУ реализует 418 образовательных программ, включающих самые современные направления подготовки и специальности. Сертификат об успешном окончании представленных онлайн-курсов дает 5 дополнительных баллов при поступлении на программы магистратуры и аспирантуры СПбГУ.
Санкт-Петербургский университет делает все возможное, чтобы не допустить распространения вируса: организовано дистанционное обучение, в ситуации крайней необходимости изменен порядок документооборота, студенты-волонтеры оказывают помощь универсантам, тысячи студентов других вузов зачислены на онлайн-курсы СПбГУ.

St Petersburg University is the oldest university in Russia, founded in 1724. The University today is a world-class research, educational and cultural centre which is always included in all international rankings of world universities. St Petersburg University was ranked 20th in QS Graduate Employability Ranking 2018 among 400 leading universities in the world and is the best in Russia. At present, St Petersburg University offers 418 academic programmes, including the most advanced areas and fields of study. The certificate of successful completion of offered online courses gives five additional points when applying for master’s and doctoral programmes at St Petersburg University.

Открытое образование

3.7

31 отзыв

Новый элемент системы российского образования — открытые онлайн-курсы — cможет перезачесть любой университет. Мы делаем это реальной практикой, расширяя границы образования для каждого студента. Полный набор курсов от ведущих университетов. Мы ведём системную работу по созданию курсов для базовой части всех направлений подготовки, обеспечивая удобное и выгодное для любого университета встраивание курса в свои образовательные программы
«Открытое образование» – это образовательная платформа, предлагающая массовые онлайн-курсы ведущих российских вузов, которые объединили свои усилия, чтобы предоставить возможность каждому получить качественное высшее образование.

Любой пользователь может совершенно бесплатно и в любое время проходить курсы от ведущих университетов России, а студенты российских вузов смогут засчитать результаты обучения в своем университете.

Программа курса

Модуль 1. Основные понятия квантовой механики и теории квантовой информации.Квантово-механическое описание физических систем. Вектор состояния. Линейныеоператоры. Спектральное уравнение. Динамические переменные и наблюдаемые. Кубит.Физические реализации кубита. Кубит как квантовая единица информации. Сфера Блоха.

Модуль 2. Статистические аспекты квантовой механики. Чистые и смешанныесостояния квантовых систем. Матрица плотности и ее свойства. Системы кубитов.Несепарабельность квантовых систем. Редуцированная матрица плотности.

Модуль 3. Квантовая запутанность. Разложение Шмидта. Состояния Белла. ЭПР-парадокс. Неравенства Белла.

Модуль 4. Классические и квантовые логические операции. Общие принципыклассических вычислений. Простейшие классические вычисления. Принцип Ландауэра.Обратимые вентили. Матрицы Паули. Однокубитовые логические вентили.Контролируемые квантовые логические вентили.

Модуль 5. Отличительные особенности квантовых вычислений. Теорема о запретеклонирования. Сверхплотное кодирование. Квантовая телепортация. Эксперимент поквантовой телепортации кубита. Квантовый параллелизм.

Модуль 6. Квантовые алгоритмы. Алгоритм Дойча. Алгоритм Дойча-Джозы. Квантовоепреобразование Фурье. Алгоритм определения собственного числа. Алгоритмфакторизации Шора.

Модуль 7. Основы теории коррекции ошибок. Особенности классической теориикоррекции ошибок. Классический трехбитовый код. Особенности квантовой теориикоррекции ошибок. Трехкубитовый код.