0
Vizualizări
Introducere în calculul cuantic - curs 12.160 RUB. de la Open education, training 18 saptamani, aproximativ 7 ore pe saptamana, data de 28 noiembrie 2023.
Miscelaneu / / November 29, 2023
Obiectivul principal al cursului este de a introduce studenții în domeniul științei și tehnologiei în rapidă dezvoltare, la intersecția dintre fizică și informatică - calculul cuantic. În ultimii ani, dispozitivele de calcul cuantic părăsesc treptat laboratoarele fizice și devin dezvoltări aplicate, care sunt realizate de departamentele de cercetare și dezvoltare ale principalelor companii IT din lume. Algoritmii cuantici evoluează de la construcții teoretice interesante la instrumente aplicate concepute pentru a rezolva probleme complexe de calcul. În același timp, atmosfera de entuziasm din jurul calculului cuantic duce la o oarecare supraestimare a realizărilor și la o criză clară de umflare. așteptările de la tehnologie de la specialiștii IT, pe de o parte, și criticile adesea nefondate din partea fizicienilor, pe de altă parte. o alta. Cu toate acestea, numărul de resurse educaționale bune dedicate acestui subiect complex, în special în limba rusă, este foarte limitat. În cursul nostru vom încerca să creăm o bază teoretică pentru studenții din domeniul calculului cuantic în volum suficient pentru a le permite să înțeleagă în mod independent lucrările moderne în acest sens subiect.
Cursul va acoperi modelul porții de calcul cuantic și seturile universale de porți logice cuantice. Vom vorbi despre principalele tipuri de algoritmi cuantici precum algoritmul de estimare a fazei, algoritmul Shor și alți algoritmi bazați pe transformata Fourier cuantică; algoritmul lui Grover și algoritmii de căutare cuantică; algoritmi variaționali cuantici. Vom discuta în detaliu problemele combaterii decoerenței și erorilor în porțile cuantice și problemele construirii codurilor de corectare a erorilor cuantice. Vor fi luate în considerare opțiunile pentru arhitectura unui computer cuantic care este rezistent la erori. Vom discuta despre posibilitatea fundamentală de a crea un computer cuantic rezistent la erori și despre starea reală a lucrurilor la nivelul actual de dezvoltare a tehnologiei.
În prezent, Universitatea din Moscova este unul dintre centrele de conducere ale educației naționale, științei și culturii. Ridicarea nivelului de personal înalt calificat, căutarea adevărului științific, concentrarea pe umanistă idealuri de bunătate, dreptate, libertate - aceasta este ceea ce vedem astăzi ca urmare a celei mai bune universități traditii Universitatea de Stat din Moscova este cea mai mare universitate clasică din Federația Rusă, un obiect deosebit de valoros al moștenirii culturale a popoarelor Rusiei. Pregătește studenți în 39 de facultăți din 128 de domenii și specialități, absolvenți și doctoranzi în 28 facultăți din 18 ramuri de știință și 168 de specialități științifice, care acoperă aproape întregul spectru al universității moderne educaţie. În prezent, la Universitatea de Stat din Moscova studiază peste 40 de mii de studenți, absolvenți, doctoranzi, precum și specialiști în sistemul de formare avansată. În plus, aproximativ 10 mii de școlari studiază la Universitatea de Stat din Moscova. Activitatea științifică și predarea se desfășoară în muzee, în baze de practică educațională și științifică, în expediții, pe vase de cercetare și în centre de perfecționare.
Cursul 1. Introducere. Perspectivă istorică și starea actuală a regiunii. Nașterea industriei de calcul cuantic. O idee despre caracteristicile calculului cuantic folosind exemplul celui mai simplu algoritm Deutsch.
Cursul 2. Câteva întrebări ale teoriei complexității computaționale. Conceptul de algoritm, mașină Turing, mașină Turing universală. Funcții calculabile și necalculabile, problemă de oprire. Probleme de rezolvare, o idee a claselor de complexitate computațională. Clasele P și NP. Mașină de Turing probabilistică, clasa BPP. Probleme de recalculare a numărului de soluții, clasa de dificultate #P. Problema demonstrării supremației cuantice folosind problema BosonSampling ca exemplu.
Cursul 3. Fundamentele modelului de poartă al calculului cuantic. Modelul porții de calcul cuantic. Porți logice cuantice elementare, porți de un qubit și doi qubit. Porți condiționale cu doi qubiți, reprezentare a porților condiționale cu mai mulți qubiți în termeni de porți cu doi qubiți. Descrierea măsurătorilor în teoria cuantică, descrierea măsurătorilor în circuite cuantice.
Cursul 4. Un set universal de porți logice cuantice. Discretizarea porților cu un singur qubit, seturi universale de porți discrete. Dificultatea de a aproxima o transformare unitară arbitrară.
Cursul 5. Transformată Fourier cuantică. Algoritm de estimare a fazelor, estimarea resurselor necesare, algoritm simplificat Kitaev. Implementări experimentale ale algoritmului de estimare a fazei și aplicații la calculul termenilor moleculari.
Cursul 6. algoritmul lui Shor. Factorizarea numerelor în factori primi, algoritmul lui Shor. Implementări experimentale ale algoritmului lui Shor. Alți algoritmi bazați pe transformarea cuantică Fourier.
Cursul 7. Algoritmi de căutare cuantică. Algoritmul lui Grover, ilustrație geometrică, estimarea resurselor. Numărarea numărului de soluții la o problemă de căutare. Accelerarea rezolvării problemelor NP-complete. Căutare cuantică într-o bază de date nestructurată. Optimitatea algoritmului lui Grover. Algoritmi bazați pe plimbări aleatorii. Implementări experimentale ale algoritmilor de căutare.
Cursul 8. Corectarea erorilor cuantice. Cele mai simple coduri. Erori în calculul cuantic, spre deosebire de cazul clasic. Cod de trei qubiți care corectează eroarea X. Cod de trei qubiți care corectează eroarea Z. Cod Shor pe nouă biți.
Cursul 9. Corectarea erorilor cuantice. Codurile Calderbank-Shore-Steen. Teoria generală a corectării erorilor, eșantionarea erorilor, model independent de eroare. Coduri liniare clasice, coduri Hamming. Codurile Quantum Calderbank-Shor-Steen.
Cursul 10. Calcule tolerante la erori. Formalismul stabilizatorilor, construcția codurilor KSH în formalismul stabilizatorilor. Transformări și măsurători unitare în formalismul stabilizatorilor. Conceptul de calcule tolerante la erori. Construirea unui set universal de porți tolerante la erori. Măsurătorile tolerante la erori. Teorema pragului. Perspective experimentale pentru implementarea corectării erorilor cuantice și a calculelor tolerante la erori.
Cursul 11. Calcul cuantic pentru sisteme NISQ. Algoritmi variaționali cuantici: QAOA și VQE. Aplicații la probleme de chimie cuantică. Posibilitati de implementare pe procesoare cuantice moderne, perspective de dezvoltare.
Abonati Va
YOU MIGHT ALSO LIKE
