0
צפיות
"מבוא למחשוב קוונטי (תוכנית של הפקולטה לפיזיקה)" - קורס RUB 12,160. מ-MSU, אימון 15 שבועות. (4 חודשים), תאריך: 30 בנובמבר, 2023.
Miscellanea / / December 03, 2023
המטרה העיקרית של הקורס היא להכיר לסטודנטים את התחום המתפתח במהירות של מדע וטכנולוגיה בצומת של פיזיקה ומדעי המחשב - מחשוב קוונטי. הקורס יכסה את מודל השער של מחשוב קוונטי וקבוצות אוניברסליות של שערים לוגיים קוונטיים. נדבר על הסוגים העיקריים של אלגוריתמים קוונטיים כמו אלגוריתם הערכת פאזה, אלגוריתם Shor ואלגוריתמים נוספים המבוססים על טרנספורמציה קוונטית פורייה; האלגוריתם של גרובר ואלגוריתמי החיפוש הקוונטיים; אלגוריתמים וריאציות קוונטיים. נדון בפירוט בבעיות של מאבק בדה-קוהרנטיות ובשגיאות בשערים קוונטיים, ובנושאים של בניית קודי תיקון שגיאות קוונטיות. ייבחנו אפשרויות לארכיטקטורה של מחשב קוונטי עמיד בפני שגיאות. נדון באפשרות הבסיסית של יצירת מחשב קוונטי עמיד לטעויות ובמצב העניינים האמיתי ברמת הפיתוח הטכנולוגית הנוכחית.
הרצאה 1. מבוא. פרספקטיבה היסטורית ומצב הנוכחי של האזור. לידתה של תעשיית המחשוב הקוונטי. רעיון של התכונות של מחשוב קוונטי באמצעות הדוגמה של האלגוריתם הפשוט ביותר של דויטש.
הרצאה 2. מידע הכרחי מתורת המורכבות החישובית של אלגוריתמים. הרעיון של אלגוריתם, מכונת טיורינג, מכונת טיורינג אוניברסלית. פונקציות ניתנות לחישוב ולא לחישוב, בעיית עצירה. בעיות פתירות, רעיון של שיעורי מורכבות חישובית. כיתות P ו-NP. מכונת טיורינג הסתברותית, סוג BPP. בעיות של חישוב מחדש של מספר הפתרונות, דרגת קושי #P. הבעיה של הפגנת עליונות קוונטית באמצעות בעיית BosonSampling כדוגמה.
הרצאה 3. דגם שער של מחשוב קלאסי, שערים אוניברסליים. מודל שער של מחשוב קוונטי. שערים לוגיים קוונטיים אלמנטריים, שערים של קיוביט אחד ושני קיוביט. שערים שני קיוביטים מותנים, ייצוג של שערים מרובי קיוביטים מותנים במונחים של שערים שני קיוביטים. תיאור מדידות בתורת הקוונטים, תיאור מדידות במעגלים קוונטיים.
הרצאה 4. הרבגוניות של שערים עם קיוביט בודדים ושער ה-CNOT. דיסקרטיזציה של שערים קיוביטים בודדים, ערכות שערים דיסקרטיות אוניברסליות. הקושי להתקרב לטרנספורמציה יחידה שרירותית.
הרצאה 5. טרנספורמציה קוונטית פורייה. אלגוריתם הערכת שלב, הערכת משאבים נדרשים, אלגוריתם Kitaev מפושט. יישומים ניסיוניים של אלגוריתם הערכת פאזה ויישומים לחישוב מונחים מולקולריים.
הרצאה 6. אלגוריתם למציאת התקופה של פונקציה. פקטוריזציה של מספרים לגורמים ראשוניים, האלגוריתם של שור. יישומים ניסיוניים של האלגוריתם של שור. אלגוריתמים אחרים המבוססים על התמרת פורייה הקוונטית.
הרצאה 7. אלגוריתמי חיפוש קוונטי. האלגוריתם של גרובר, איור גיאומטרי, הערכת משאבים. ספירת מספר הפתרונות לבעיית חיפוש. האצת פתרון בעיות NP-complete. חיפוש קוונטי במסד נתונים לא מובנה. אופטימליות של האלגוריתם של גרובר. אלגוריתמים המבוססים על הליכות אקראיות. יישומים ניסיוניים של אלגוריתמי חיפוש.
הרצאה 8. קודי תיקון שגיאות קלאסיים, קודים ליניאריים. שגיאות במחשוב קוונטי, בניגוד למקרה הקלאסי. קוד של שלושה קיוביטים שמתקן את שגיאת X. קוד של שלושה קיוביטים המתקן את שגיאת ה-Z. קוד שור של תשע סיביות.
הרצאה 9. תיאוריה כללית של תיקון שגיאות, דגימת שגיאות, מודל שגיאות עצמאי. קודים לינאריים קלאסיים, קודי Hamming. קודי קוואנטום קלדרבנק-שור-סטין.
הרצאה 10. פורמליזם של מייצבים, בניית קודי KSH בפורמליזם של מייצבים. טרנספורמציות ומדידות יחידות בפורמליזם של מייצבים. הרעיון של חישובים סובלני שגיאות. בניית מערך אוניברסלי של שערים סובלני שגיאות. מדידות סובלניות לשגיאות. משפט הסף. סיכויי ניסוי ליישום של תיקון שגיאות קוונטי וחישובים סובלני שגיאות.
הרצאה 11. מחשוב קוונטי במכשירי NISQ. אלגוריתמים וריאציות קוונטיים: QAOA ו-VQE. יישומים לבעיות של כימיה קוונטית. אפשרויות יישום על מעבדים קוונטיים מודרניים, סיכויי פיתוח.
הירשם
