FYSS5403 Johdanto kvanttilaskentaan (5 op)

• Definition of quantum bits (qubits), quantum computation

• Single- and two-qubit quantum gates and universal gate sets

• Quantum parallelism and no-cloning theorem

• Bell states and few-qubit algorithms (Quantum cryptography, Dense coding, Quantum teleportation)

• Quantum algorithms providing the speedup over classical ones (Deutsch, Bernstein-Vazirani and Simon problems, Grover’s and Shor’s algorithms)

• Quantum error correction, density operator and decoherence

• Designing and implementing quantum programs using IBM Q Experience

• Basic hardware components of different quantum computing platforms

• State-of-the art and future of quantum computing 

Kurssin käytyään opiskelija ymmärtää kvanttilaskennan tavoitteet ja menetelmät ja osaa suunnitella ja toteuttaa kvanttialgoritmeja käyttäen IBM Q Experience – online alustaa. Opiskelija tuntee kubittien eri toteutustavat ja materiaalit, ja saa yleiskuvan kvanttilaskennan nykytilasta.

Kurssin lopussa opiskelija osaa

• Kertoa klassisen bitin ja kvanttibitin eron

• Selittää mikä on kvanttitietokone

• Tietää yhden- ja kahden kubitin logiikkaportit ja osaa selittää universaalin porttijoukon käsitteen

• Tuntee kvanttikryptografian, tiheän koodauksen ja kvanttiteleportaation käsitteet, ja tietää

niiden matemaattiset perusteet

• Nimetä ja selittää kvanttialgoritmit joiden tiedetään tuottavan nopeusetua klassisiin algoritmeihin verrattuna kuten Deutschin, Bernstein-Vaziranin ja Simonin ongelmat sekä Groverin hakualgoritmi ja Shorin algoritmi lukujen jakamiseen alkutekijöihinsä

• Tietää Shorin algorithmin ja RSA salauksen purkamisen yhteyden

• Tietää mitkä tekijät aikaansaavat virheitä kvanttilaskennassa, miksi virheet ovat tärkeitä ja miten kvanttivirheenkorjaus toimii

• Suunnitella ja ajaa kvanttiohjelmia IBM Q Experience online –alustalla jossa voi käyttää sekä simulaatio että oikeita kvanttikoneita. Tuntee qiskit ohjelmointialustan.

• Tuntee erilaiset materiaalialustat toteuttaa kvanttitietokoneita 

• Lecture slides, lecture notes, sample Python programs.
• Online tutorials at https://qiskit.org/