Předmět je základní jednotka výuky, jejímž prostřednictvím si student osvojí ucelenou část souboru znalostí a dovedností, potřebnou pro zvládnutí studijního oboru/specializace. Za věcný obsah předmětu zodpovídá garant předmětu. Časovou náročnost předmětu zhruba vyjadřuje atribut předmětu rozsah kontaktní výuky. Například rozsah = 2+2 značí, že předmět bude mít týdně dvě hodiny přednášek a dvě hodiny cvičení týdně. Na závěr semestru musí vyučující provést vyhodnocení, nakolik si ten který student osvojil poznatky a dovednosti, kterých měl během výuky nabýt. Jakým způsobem toto hodnocení vyučující provedou určuje atribut způsob zakončení. U předmětu lze definovat, že předmět je zakončen pouze zápočtem(Z), klasifikovaným zápočtem(KZ), pouze zkouškou(ZK), nebo zápočtem a zkouškou(Z,ZK). Náročnost úspěšného absolvování předmětu je vyjádřena ECTS kreditními body. Výuka předmětu probíhá během semestru. Opakovaně se předmět vyučuje vždy v zimním(Z), nebo v letním(L) semestru každého akademického roku. Výjimečně může předmět být nabízen studentům v obou semestrech(Z,L). Za organizační zajištění výuky zodpovídá přiřazená katedra, která zejména vytvoří časový rozvrh předmětu a zajistí pro předmět vyučující. Někteří přednáší a zkouší, jiní vedou cvičení a udělují zápočty.
Obsahová náplň a další organizační informace, týkající se předmětu je popsána pomocí různých popisných textů(anotace, týdenní osnova, literatura, apod.)
$DODATEK_POPIS
BI-QAP | Kvantové algoritmy a programování | Rozsah kontaktní výuky: | 1P+2C | ||
---|---|---|---|---|---|
Vyučující: | Kalvoda T., Petr I. | Způsob zakončení: | KZ | ||
Zodpovědná katedra: | 18105 | ECTS Kredity: | 5 | Semestr: | Z |
Anotace:
Cílem předmětu je prostřednictvím řešení praktických úloh seznámit studenty s konceptem kvantového počítače a kvantovými algoritmy. Tematicky se předmět zaměřuje na základní principy kvantové mechaniky, na nichž kvantové technologie staví, a algoritmy demonstrující přednosti a omezení kvantových technologií v porovnání s jejich klasickými protějšky. Důraz je kladen na cvičení v prostředí Qiskit založeném na jazyku Python, při nichž studenti řeší programovací úlohy navazující na výklad a mají tak možnost sami zkoumat chování kvantových obvodů na simulátoru či skutečném kvantovém počítači.
Před zapsáním předmětu je nutná znalost lineární algebry na úrovni předmětů BI-LA1 a BI-LA2 nebo BI-LIN. Předchozí absolvování předmětu BI-MA2 nebo BI-VMM a zkušenosti s programováním v Pythonu mohou být výhodou, nejsou však nutné. Předchozí znalosti v oblasti fyziky nepředpokládáme.
Osnovy přednášek:
1. | Motivace pro kvantové technologie, rozdíly mezi klasickou a kvantovou mechanikou, seznámení se s prostředím Qiskit | |
2. | Stav kvantového systému, pravděpodobnostní a kvantové bity, superpozice | |
3. | Měření, stav kvantového systému, Blochova sféra, unitarita časového vývoje | |
4. | Jednoqubitová hradla jako rotace, měření v libovolné bázi, protokol BB84 pro kvantový přenos klíče | |
5. | Dvouqubitový kvantový registr, entanglement, Bellovy (EPR) stavy | |
6. | Dvouqubitová hradla a jejich skládání, nemožnost klonování qubitu | |
7. | Superhusté kódování, vícequbitové kvantové registry, vícequbitová hradla, kvantová teleportace | |
8. | Kvantové obvody, univerzální kvantový počítač | |
9. | Jednoduché kvantové algoritmy (Deutschův-Jozsův) | |
10. | Kvantová Fourierova transformace | |
11. | Kvantový algoritmus pro odhad fáze vlastního čísla | |
12. | Variační metody a řešení soustav lineárních rovnic, kvantové technologie a strojové učení |
Osnovy cvičení:
Cvičení sestávají z řešení úloh v prostředí Qiskit a tematicky kopírují náplň přednášek.
Literatura:
1. | M. A. Nielsen, I. L. Chuang, Quantum computation and quantum information, Cambridge Univ. Press, 2013. | |
2. | Learn Quantum Computation using Qiskit: https://qiskit.org/textbook |
Požadavky:
Nutná znalost lineární algebry na úrovni předmětů BI-LA1 a BI-LA2 nebo BI-LIN. Předchozí absolvování předmětu BI-MA2 nebo BI-VMM a zkušenosti s programováním v Pythonu mohou být výhodou, nejsou však nutné. Předchozí znalosti v oblasti fyziky nepředpokládáme.
|
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
Stránka vytvořena 2. 5. 2024, semestry: Z/2020-1, L/2023-4, L/2021-2, L/2019-20, Z/2021-2, Z/2023-4, L/2020-1, Z/2019-20, L/2022-3, Z/2024-5, Z/2022-3, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů | Návrh a realizace: J. Novák, I. Halaška |