0
Ogledov
Uvod v kvantno računalništvo - tečaj 12.160 RUB. iz odprtega izobraževanja, usposabljanje 18 tednov, približno 7 ur na teden, datum 28. november 2023.
Miscellanea / / November 29, 2023
Glavni cilj predmeta je uvesti študente v hitro razvijajoče se področje znanosti in tehnologije na stičišču fizike in računalništva – kvantno računalništvo. V zadnjih letih kvantne računalniške naprave postopoma zapuščajo fizične laboratorije in postajajo aplikativni razvoj, ki ga izvajajo oddelki za raziskave in razvoj vodilnih svetovnih IT podjetij. Kvantni algoritmi se razvijajo iz zanimivih teoretičnih konstruktov v uporabna orodja, zasnovana za reševanje kompleksnih računalniških problemov. Hkrati vznemirjenje okoli kvantnega računalništva vodi v nekaj precenjevanja dosežkov in očitno krizo napihnjenosti. pričakovanja od tehnologije informatikov na eni strani in pogosto neutemeljene kritike fizikov na drugi strani. drugo. Vendar pa je število dobrih izobraževalnih virov, posvečenih tej kompleksni temi, zlasti v ruščini, zelo omejeno. V našem predmetu bomo poskušali ustvariti teoretično osnovo za študente na področju kvantnega računalništva v zadosten obseg, ki jim omogoča samostojno razumevanje sodobnega dela na tem področju predmet.
Predmet bo zajemal model vrat kvantnega računalništva in univerzalne nize kvantnih logičnih vrat. Govorili bomo o glavnih vrstah kvantnih algoritmov, kot so algoritem za oceno faze, Shorov algoritem in drugi algoritmi, ki temeljijo na kvantni Fourierjevi transformaciji; Groverjev algoritem in algoritmi kvantnega iskanja; kvantni variacijski algoritmi. Podrobno bomo obravnavali probleme boja proti dekoherenci in napakam v kvantnih vratih ter vprašanja konstruiranja kod za kvantno odpravljanje napak. Upoštevane bodo možnosti za arhitekturo kvantnega računalnika, ki je odporen na napake. Razpravljali bomo o temeljni možnosti ustvarjanja kvantnega računalnika, odpornega na napake, in o resničnem stanju stvari na trenutni stopnji razvoja tehnologije.
Moskovska univerza je trenutno eno vodilnih središč nacionalnega izobraževanja, znanosti in kulture. Dvig visoko usposobljenega kadra, iskanje znanstvene resnice, usmerjanje v humanistiko ideali dobrote, pravičnosti, svobode - to je tisto, kar danes vidimo kot sledenje najboljši univerzi tradicije Moskovska državna univerza je največja klasična univerza v Ruski federaciji, še posebej dragocen objekt kulturne dediščine narodov Rusije. Usposablja študente na 39 fakultetah na 128 področjih in specialnostih, podiplomske in doktorske študente na 28 fakultete v 18 vejah znanosti in 168 znanstvenih specialnostih, ki pokrivajo skoraj celoten spekter sodobne univerze. izobraževanje. Trenutno na Moskovski državni univerzi študira več kot 40 tisoč študentov, podiplomskih študentov, doktorskih študentov, pa tudi specialistov v sistemu naprednega usposabljanja. Poleg tega približno 10 tisoč šolarjev študira na Moskovski državni univerzi. Znanstveno delo in poučevanje se izvajata v muzejih, na izobraževalnih in znanstvenih bazah, na ekspedicijah, na raziskovalnih plovilih in v centrih za napredno usposabljanje.
Predavanje 1. Uvod. Zgodovinska perspektiva in trenutno stanje regije. Rojstvo industrije kvantnega računalništva. Predstava o značilnostih kvantnega računalništva na primeru najpreprostejšega algoritma Deutsch.
Predavanje 2. Nekatera vprašanja teorije računske kompleksnosti. Pojem algoritem, Turingov stroj, univerzalni Turingov stroj. Izračunljive in neizračunljive funkcije, problem ustavljanja. Problemi rešljivosti, ideja o razredih računske kompleksnosti. Razreda P in NP. Probabilistični Turingov stroj, razred BPP. Problemi preračunavanja števila rešitev, težavnostni razred #P. Problem dokazovanja kvantne nadmoči na primeru BosonSampling problema.
Predavanje 3. Osnove modela vrat kvantnega računalništva. Vratni model kvantnega računalništva. Elementarna kvantna logična vrata, enokubitna in dvokubitna vrata. Pogojna dvokubitna vrata, predstavitev pogojnih večkubitnih vrat v smislu dvokubitnih vrat. Opis meritev v kvantni teoriji, opis meritev v kvantnih vezjih.
Predavanje 4. Univerzalni nabor kvantnih logičnih vrat. Diskretizacija eno-kubitnih vrat, univerzalni diskretni nizi vrat. Težava pri aproksimaciji poljubne enotne transformacije.
Predavanje 5. Kvantna Fourierjeva transformacija. Algoritem za oceno faze, ocena potrebnih virov, poenostavljen algoritem Kitaeva. Eksperimentalne izvedbe algoritma za oceno faze in aplikacije za izračun molekulskih členov.
Predavanje 6. Shorov algoritem. Faktorizacija števil na prafaktorje, Shorov algoritem. Eksperimentalne izvedbe Shorovega algoritma. Drugi algoritmi, ki temeljijo na kvantni Fourierjevi transformaciji.
Predavanje 7. Algoritmi kvantnega iskanja. Groverjev algoritem, geometrijska ilustracija, ocena virov. Štetje števila rešitev iskalnega problema. Pospeševanje reševanja NP-popolnih problemov. Kvantno iskanje v nestrukturirani bazi podatkov. Optimalnost Groverjevega algoritma. Algoritmi, ki temeljijo na naključnih sprehodih. Eksperimentalne izvedbe iskalnih algoritmov.
Predavanje 8. Kvantna korekcija napak. Najenostavnejše kode. Napake v kvantnem računanju, za razliko od klasičnega primera. Tri-kubitna koda, ki popravi napako X. Tri-kubitna koda, ki popravi Z-napako. Devetbitna koda Shor.
Predavanje 9. Kvantna korekcija napak. Kode Calderbank-Shore-Steen. Splošna teorija odpravljanja napak, vzorčenje napak, neodvisni model napak. Klasične linearne kode, Hammingove kode. Kvantne kode Calderbank-Shor-Steen.
Predavanje 10. Izračuni do napak. Formalizem stabilizatorjev, konstrukcija KSH kod v formalizmu stabilizatorjev. Unitarne transformacije in meritve v formalizmu stabilizatorjev. Koncept izračunov, odpornih na napake. Izdelava univerzalnega niza vrat, tolerantnih na napake. Meritve, odporne na napake. Izrek o pragu. Eksperimentalni obeti za implementacijo kvantne korekcije napak in izračunov, odpornih na napake.
Predavanje 11. Kvantno računalništvo za sisteme NISQ. Kvantni variacijski algoritmi: QAOA in VQE. Aplikacije za probleme kvantne kemije. Možnosti implementacije na sodobnih kvantnih procesorjih, perspektive razvoja.
Prijavite