0
Visninger
Introduksjon til kvanteberegning - kurs 12 160 RUB. fra Åpen utdanning, opplæring 18 uker, ca 7 timer per uke, dato 28. november 2023.
Miscellanea / / November 29, 2023
Hovedmålet med kurset er å introdusere studentene til det raskt utviklende feltet vitenskap og teknologi i skjæringspunktet mellom fysikk og informatikk - kvanteberegning. I de senere årene har kvantedataenheter gradvis forlatt fysiske laboratorier og blitt anvendt utvikling, som utføres av FoU-avdelingene til verdens ledende IT-selskaper. Kvantealgoritmer utvikler seg fra spennende teoretiske konstruksjoner til anvendte verktøy designet for å løse komplekse beregningsproblemer. Samtidig fører atmosfæren av spenning rundt kvanteberegning til en viss overvurdering av prestasjoner og en klar krise med oppblåst forventninger fra teknologi fra IT-spesialister på den ene siden, og ofte ubegrunnet kritikk fra fysikere på den andre siden. en annen. Imidlertid er antallet gode pedagogiske ressurser viet til dette komplekse emnet, spesielt på russisk, svært begrenset. I kurset vårt vil vi prøve å skape et teoretisk grunnlag for studenter innen kvanteberegning i tilstrekkelig volum til å la dem selvstendig forstå moderne arbeid med dette Emne.
Kurset vil dekke portmodellen for kvanteberegning og universelle sett med kvantelogiske porter. Vi vil snakke om hovedtypene av kvantealgoritmer som faseestimeringsalgoritmer, Shor-algoritmer og andre algoritmer basert på kvante-Fourier-transformasjon; Grovers algoritme og kvantesøkealgoritmer; kvantevariasjonsalgoritmer. Vi vil diskutere i detalj problemene med å bekjempe dekoherens og feil i kvanteporter, og problemene med å konstruere kvantefeilkorreksjonskoder. Alternativer for arkitekturen til en kvantedatamaskin som er feilbestandig vil bli vurdert. Vi vil diskutere den grunnleggende muligheten for å lage en feilbestandig kvantedatamaskin og den virkelige tilstanden på det nåværende nivået av teknologiutvikling.
For tiden er Moskva-universitetet et av de ledende sentrene for nasjonal utdanning, vitenskap og kultur. Heve nivået på høyt kvalifisert personell, søke etter vitenskapelig sannhet, fokusere på humanistisk idealer om godhet, rettferdighet, frihet - det er dette vi i dag ser på som følger det beste universitetet tradisjoner Moscow State University er det største klassiske universitetet i den russiske føderasjonen, et spesielt verdifullt objekt for kulturarven til folkene i Russland. Den trener studenter ved 39 fakulteter i 128 områder og spesialiteter, hovedfagsstudenter og doktorgradsstudenter i 28 fakulteter i 18 vitenskapsgrener og 168 vitenskapelige spesialiteter, som dekker nesten hele spekteret av moderne universiteter utdanning. For tiden studerer mer enn 40 tusen studenter, hovedfagsstudenter, doktorgradsstudenter, samt spesialister i avansert opplæringssystemet ved Moskva statsuniversitet. I tillegg studerer rundt 10 tusen skolebarn ved Moscow State University. Vitenskapelig arbeid og undervisning utføres i museer, på utdannings- og vitenskapelige praksisbaser, på ekspedisjoner, på forskningsfartøy og i avanserte opplæringssentre.
Forelesning 1. Introduksjon. Historisk perspektiv og nåværende tilstand i regionen. Fødselen til kvantedataindustrien. En ide om funksjonene til kvanteberegning ved å bruke eksemplet på den enkleste Deutsch-algoritmen.
Forelesning 2. Noen spørsmål om teorien om beregningskompleksitet. Konseptet med en algoritme, Turing-maskin, universell Turing-maskin. Beregnerbare og ikke-beregnbare funksjoner, stoppproblem. Løsbarhetsproblemer, en idé om beregningsmessige kompleksitetsklasser. Klassene P og NP. Probabilistisk Turing-maskin, klasse BPP. Problemer med å beregne antall løsninger på nytt, vanskelighetsklasse #P. Problemet med å demonstrere kvanteoverlegenhet ved å bruke BosonSampling-problemet som eksempel.
Forelesning 3. Grunnleggende om portmodellen for kvanteberegning. Gatemodell for kvanteberegning. Elementære kvantelogiske porter, én-qubit og to-qubit porter. Betingede to-qubit-porter, representasjon av betingede multi-qubit-porter i form av to-qubit-porter. Beskrivelse av målinger i kvanteteori, beskrivelse av målinger i kvantekretser.
Forelesning 4. Et universelt sett med kvantelogiske porter. Diskretisering av enkelt-qubit-porter, universelle diskrete portsett. Vanskeligheten med å tilnærme en vilkårlig enhetlig transformasjon.
Forelesning 5. Quantum Fourier transformasjon. Fasestimeringsalgoritme, estimering av nødvendige ressurser, forenklet Kitaev-algoritme. Eksperimentelle implementeringer av faseestimeringsalgoritmen og applikasjoner for beregning av molekylære termer.
Forelesning 6. Shors algoritme. Faktorisering av tall til primfaktorer, Shors algoritme. Eksperimentelle implementeringer av Shors algoritme. Andre algoritmer basert på kvante-Fourier-transformasjonen.
Forelesning 7. Kvantesøkealgoritmer. Grovers algoritme, geometrisk illustrasjon, ressursestimering. Telle antall løsninger på et søkeproblem. Akselererer løsning av NP-komplette problemer. Kvantesøk i en ustrukturert database. Optimalitet av Grovers algoritme. Algoritmer basert på tilfeldige turer. Eksperimentelle implementeringer av søkealgoritmer.
Forelesning 8. Kvantefeilretting. De enkleste kodene. Feil i kvanteberegning, i motsetning til det klassiske tilfellet. Tre-qubit-kode som korrigerer X-feilen. Tre-qubit-kode som korrigerer Z-feilen. Ni-bits Shor-kode.
Forelesning 9. Kvantefeilretting. Calderbank-Shore-Steen-koder. Generell teori om feilretting, feilprøvetaking, uavhengig feilmodell. Klassiske lineære koder, Hamming-koder. Quantum Calderbank-Shor-Steen-koder.
Forelesning 10. Feiltolerante beregninger. Formalisme av stabilisatorer, konstruksjon av KSH-koder i formalismen til stabilisatorer. Enhetstransformasjoner og målinger i formalismen til stabilisatorer. Konseptet med feiltolerante beregninger. Konstruksjon av et universelt sett med feiltolerante porter. Feiltolerante målinger. Terskelteorem. Eksperimentelle utsikter for implementering av kvantefeilkorreksjon og feiltolerante beregninger.
Forelesning 11. Kvanteberegning for NISQ-systemer. Kvantevariasjonsalgoritmer: QAOA og VQE. Anvendelser til problemer med kvantekjemi. Muligheter for implementering på moderne kvanteprosessorer, utviklingsmuligheter.
Abonnere
YOU MIGHT ALSO LIKE