0
views
“Sissejuhatus kvantarvutusse (füüsikateaduskonna programm)” - kursus 12 160 RUB. MSU-st, koolitus 15 nädalat. (4 kuud), kuupäev: 30. november 2023.
Varia / / December 03, 2023
Kursuse põhieesmärk on tutvustada üliõpilastele füüsika ja informaatika ristumiskohas kiiresti arenevat teaduse ja tehnoloogia valdkonda – kvantarvutust. Kursusel käsitletakse kvantarvutuse väravamudelit ja kvantloogika väravate universaalseid komplekte. Räägime peamistest kvantalgoritmide tüüpidest nagu faasihinnangu algoritm, Shori algoritm ja teised kvant-Fourieri teisendusel põhinevad algoritmid; Groveri algoritm ja kvantotsingu algoritmid; kvantvariatsiooni algoritmid. Käsitleme üksikasjalikult kvantvärava dekoherentsi ja vigadega võitlemise probleeme ning kvantveaparanduskoodide konstrueerimise küsimusi. Arvesse võetakse veakindla kvantarvuti arhitektuuri võimalusi. Arutleme veakindla kvantarvuti loomise põhimõttelise võimaluse ja asjade tegeliku seisu üle tehnoloogia arengu praegusel tasemel.
1. loeng. Sissejuhatus. Piirkonna ajalooline perspektiiv ja hetkeseis. Kvantarvutitööstuse sünd. Idee kvantarvutuse omadustest kõige lihtsama Deutschi algoritmi näitel.
2. loeng. Vajalik teave algoritmide arvutusliku keerukuse teooriast. Algoritmi kontseptsioon, Turingi masin, universaalne Turingi masin. Arvutatavad ja mittearvutatavad funktsioonid, seiskamisprobleem. Lahendatavusprobleemid, arvutuslike keerukuse klasside idee. Klassid P ja NP. Tõenäosuslik Turingi masin, klass BPP. Lahenduste arvu ümberarvutamise ülesanded, raskusklass #P. Kvantide ülemvõimu demonstreerimise probleem BosonSamplingu probleemi näitel.
3. loeng. Klassikalise andmetöötluse väravamudel, universaalsed väravad. Kvantarvutite väravamudel. Elementaarsed kvantloogika väravad, ühe- ja kahekbitilised väravad. Tingimuslikud kahe qubit väravad, tingimuslike mitme qubit väravate esitus kahe qubit väravate kujul. Mõõtmiste kirjeldus kvantteoorias, mõõtmiste kirjeldus kvantahelates.
4. loeng. Ühekubitiliste väravate ja CNOT-värava mitmekülgsus. Ühekubitiliste väravate, universaalsete diskreetsete väravakomplektide diskreetsus. Suvalise unitaarse teisenduse lähendamise raskus.
5. loeng. Kvant-Fourieri teisendus. Faasihinnangu algoritm, vajalike ressursside hindamine, Kitajevi lihtsustatud algoritm. Faasi hindamisalgoritmi eksperimentaalsed teostused ja rakendused molekulaarsete terminite arvutamisel.
6. loeng. Funktsiooni perioodi leidmise algoritm. Arvude faktoriseerimine algteguriteks, Shori algoritm. Shori algoritmi eksperimentaalsed teostused. Teised kvant-Fourieri teisendusel põhinevad algoritmid.
7. loeng. Kvantotsingu algoritmid. Groveri algoritm, geomeetriline illustratsioon, ressursside hindamine. Otsinguprobleemi lahenduste arvu loendamine. NP-täielike probleemide lahendamise kiirendamine. Kvantotsing struktureerimata andmebaasis. Groveri algoritmi optimaalsus. Algoritmid põhinevad juhuslikel jalutuskäikudel. Otsingualgoritmide eksperimentaalsed teostused.
8. loeng. Klassikalised veaparanduskoodid, lineaarsed koodid. Erinevalt klassikalisest juhtumist on vead kvantarvutuses. Kolme qubit kood, mis parandab X-vea. Kolme qubit kood, mis parandab Z-vea. Üheksa-bitine Shor-kood.
9. loeng. Veaparanduse üldteooria, vigade valim, sõltumatu veamudel. Klassikalised lineaarsed koodid, Hammingi koodid. Quantum Calderbank-Shor-Steen koodid.
10. loeng. Stabilisaatorite formalism, KSH koodide konstrueerimine stabilisaatorite formalismis. Unitaarteisendused ja mõõtmised stabilisaatorite formalismis. Veatolerantsete arvutuste mõiste. Universaalse veakindlate väravate komplekti ehitamine. Veakindlad mõõtmised. Läveteoreem. Eksperimentaalsed väljavaated kvantveaparanduse ja veataluvuste arvutuste rakendamiseks.
11. loeng. Kvantarvutus NISQ seadmetes. Kvantvariatsioonialgoritmid: QAOA ja VQE. Rakendused kvantkeemia probleemide lahendamiseks. Kaasaegsetel kvantprotsessoritel juurutamise võimalused, arendusväljavaated.
Subscribe
YOU MIGHT ALSO LIKE
