Kvantinformation
Quantum Information

FAF015F, 7,5 högskolepoäng

Gäller från och med: Vårterminen 2015
Beslutad av: FN1/Anders Gustafsson
Datum för fastställande: 2014-12-19

Allmänna uppgifter

Avdelning: Atomfysik (LTH)
Kurstyp: Ren forskarutbildningskurs
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Syftet med kursen är att ge en grundläggande förståelse av centrala koncept inom det snabbt expanderande forskningsfältet kvantinformation och kvantdatorer. I kursen tas ett informationsteoretiskt grepp på fysikens grundläggande lagar, kvantmekaniken. Detta kommer ge kursdeltagarna möjligheter att reflektera teoretiskt över och praktiskt (genom laborationer och inlämningsuppgifter) utforska de möjligheter och problem kvantmekaniska tillämpningar kan innebära för informationsbehandling.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• ha förvärvat god förståelse av enkla och kopplade kvantbitar.
• ha förvärvat grundläggande kunskaper om kvantgrindar och elementära kvantkretsar.
• ha förvärvat förståelse för grundprinciperna i centrala kvantalgoritmer.
• ha förvärvat kännedom till olika fysikaliska system för implementation av kvantbitar.
• ha förvärvat grundläggande kunskaper om bitfel och felkorrigering.
• ha förvärvat förståelse för entropibegreppet inom kvantinformation.
• ha förvärvat kännedom om grundprinciperna för kvantteleportation och kvantkryptografi.

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• ha förvärvat förmåga att analysera olika egenskaper hos enklare kvantalgoritmer.
• ha förvärvat förmåga att genomföra beräkningar relaterade till enklare kvantinformationsprocesser.
• ha förvärvat förmåga att demonstrera experimentell manipulation av enskilda kvantbitar.

Kursinnehåll

Kursen kan delas in i tre delar och följer i sin uppläggning boken "Quantum Computation and Quantum Information" av Michael A. Nielsen and Isaac L. Chuang. Den första delen av kursen består av kapitel 1-3 i boken. Det första kapitlet är en översikt över kvantinformationsområdet med viss tyngdpunkt på kvantdatorområdet. Kapitel två och tre är en repetition av den kvantmekanik och den informationsteori som krävs för att tillgodogöra sig resten av boken. Den andra delen av kursen behandlar kvantgrindar och kvantalgoritmer. De algoritmer som speciellt behandlas är sökalgoritmer såsom Grover's algoritm och Fouriertransformalgoritmer såsom Shor's algoritm. I denna delen av kursen ingår också ett avsnitt om experimentella angreppssätt för att realisera kvantgrinder och kvantdatorer. Den sista delen av kursen inkluderar; inverkan av kvantbrus på ideliteten hos kvantoperationer, korrektion av bitfel vid kvantoperationer, koppling mellan entropi och information för kvantmekaniska system, datakompression, kvantkommunikation och kvantkryptografi.

Kurslitteratur

Nielsen, Michael A. & Chuang, Isaac L.: Quantum computation amnd Quantum Information. Cambridge University Press, 2000.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, laborationer, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig rapport, inlämningsuppgifter, seminarieföredrag av deltagarna, övrigt. Genomförd laboration och godkänd laborationsredogörelse
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förkunskapskrav: Inga formella krav. Förmåga att genomföra kursen bedöms från fall till fall. Kontakta kursansvarig.
Förutsatta förkunskaper: Kunskaper svarande mot de obligatoriska kurserna i matematik, kvantmekanik och fysik inom utbildningen Teknisk fysik är lämpliga.
Urvalskriterier: Baseras på den sökandes behov av kursen

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga: