19/12/2019
0
zobrazenie
Úvod do kvantového počítania - kurz 12 160 RUB. od Otvorené vzdelávanie, školenie 18 týždňov, cca 7 hodín týždenne, dátum 28.11.2023.
Rôzne / / November 29, 2023
Hlavným cieľom predmetu je predstaviť študentom rýchlo sa rozvíjajúcu oblasť vedy a techniky na priesečníku fyziky a informatiky - kvantové výpočty. V posledných rokoch kvantové počítačové zariadenia postupne opúšťajú fyzické laboratóriá a stávajú sa aplikovaným vývojom, ktorý vykonávajú oddelenia výskumu a vývoja popredných svetových IT spoločností. Kvantové algoritmy sa vyvíjajú zo zaujímavých teoretických konštruktov na aplikované nástroje určené na riešenie zložitých výpočtových problémov. Atmosféra vzrušenia okolo kvantových počítačov zároveň vedie k určitému preceňovaniu úspechov a jasnej kríze nafúknutých očakávania od technológií zo strany IT špecialistov na jednej strane a často neopodstatnená kritika zo strany fyzikov na strane druhej. ďalší. Počet dobrých vzdelávacích zdrojov venovaných tejto zložitej téme, najmä v ruštine, je však veľmi obmedzený. V našom kurze sa pokúsime vytvoriť teoretický základ pre študentov v oblasti kvantových počítačov v dostatočný objem, ktorý im umožní samostatne porozumieť modernej práci v tejto oblasti predmet.
Kurz bude pokrývať model hradla kvantových výpočtov a univerzálne sady kvantových logických hradel. Budeme hovoriť o hlavných typoch kvantových algoritmov, ako je algoritmus fázového odhadu, Shorov algoritmus a ďalšie algoritmy založené na kvantovej Fourierovej transformácii; Groverov algoritmus a kvantové vyhľadávacie algoritmy; kvantové variačné algoritmy. Budeme podrobne diskutovať o problémoch boja proti dekoherencii a chybám v kvantových bránach a o problémoch konštrukcie kvantových kódov na opravu chýb. Zvážia sa možnosti architektúry kvantového počítača, ktorá je odolná voči chybám. Budeme diskutovať o zásadnej možnosti vytvorenia kvantového počítača odolného voči chybám a o skutočnom stave vecí na súčasnej úrovni rozvoja technológií.
V súčasnosti je Moskovská univerzita jedným z popredných centier národného vzdelávania, vedy a kultúry. Zvyšovanie úrovne vysokokvalifikovaného personálu, hľadanie vedeckej pravdy, orientácia na humanitu ideály dobra, spravodlivosti, slobody – to je to, čo dnes vidíme ako nasledovať najlepšiu univerzitu tradícií Moskovská štátna univerzita je najväčšia klasická univerzita v Ruskej federácii, mimoriadne cenný objekt kultúrneho dedičstva národov Ruska. Školí študentov na 39 fakultách v 128 oblastiach a špecializáciách, postgraduálnych študentov a doktorandov v 28 fakulty v 18 vedných odboroch a 168 vedných odboroch, ktoré pokrývajú takmer celé spektrum modernej univerzity vzdelanie. V súčasnosti na Moskovskej štátnej univerzite študuje viac ako 40 000 študentov, postgraduálnych študentov, doktorandov, ako aj špecialistov v systéme pokročilého vzdelávania. Okrem toho na Moskovskej štátnej univerzite študuje asi 10 000 školákov. Vedecká práca a výučba sa vykonávajú v múzeách, na základniach vzdelávacej a vedeckej praxe, na expedíciách, na výskumných plavidlách av strediskách pokročilého výcviku.
Prednáška 1. Úvod. Historický pohľad a súčasný stav regiónu. Zrod kvantového výpočtového priemyslu. Predstava o vlastnostiach kvantových výpočtov na príklade najjednoduchšieho Deutsch algoritmu.
Prednáška 2. Niektoré otázky teórie výpočtovej zložitosti. Pojem algoritmu, Turingov stroj, univerzálny Turingov stroj. Vypočítateľné a nevyčísliteľné funkcie, problém zastavenia. Problémy s riešiteľnosťou, myšlienka tried výpočtovej zložitosti. Triedy P a NP. Pravdepodobný Turingov stroj, trieda BPP. Problémy prepočtu počtu riešení, trieda obtiažnosti #P. Problém demonštrácie kvantovej nadradenosti pomocou problému bosonsampling ako príkladu.
Prednáška 3. Základy modelu brány kvantových výpočtov. Model brány kvantových výpočtov. Elementárne kvantové logické brány, jedno-qubitové a dvojqubitové brány. Podmienené dvojqubitové brány, reprezentácia podmienených multi-qubitových brán z hľadiska dvojqubitových brán. Popis meraní v kvantovej teórii, popis meraní v kvantových obvodoch.
Prednáška 4. Univerzálna sada kvantových logických brán. Diskretizácia jedno-qubitových brán, univerzálne diskrétne zostavy brán. Ťažkosti s aproximáciou ľubovoľnej unitárnej transformácie.
Prednáška 5. Kvantová Fourierova transformácia. Algoritmus fázového odhadu, odhad požadovaných zdrojov, zjednodušený Kitaevov algoritmus. Experimentálne implementácie algoritmu fázového odhadu a aplikácie na výpočet molekulových členov.
Prednáška 6. Shorov algoritmus. Faktorizácia čísel na prvočísla, Shorov algoritmus. Experimentálne implementácie Shorovho algoritmu. Iné algoritmy založené na kvantovej Fourierovej transformácii.
Prednáška 7. Kvantové vyhľadávacie algoritmy. Groverov algoritmus, geometrická ilustrácia, odhad zdrojov. Počítanie počtu riešení problému vyhľadávania. Urýchlenie riešenia NP-úplných problémov. Kvantové vyhľadávanie v neštruktúrovanej databáze. Optimalizácia Groverovho algoritmu. Algoritmy založené na náhodných prechádzkach. Experimentálne implementácie vyhľadávacích algoritmov.
Prednáška 8. Kvantová oprava chýb. Najjednoduchšie kódy. Chyby v kvantových výpočtoch, na rozdiel od klasického prípadu. Troj-qubitový kód, ktorý opravuje chybu X. Troj-qubitový kód, ktorý opravuje Z-chybu. Deväťbitový kód Shor.
Prednáška 9. Kvantová oprava chýb. Calderbank-Shore-Steen kódy. Všeobecná teória korekcie chýb, vzorkovanie chýb, nezávislý model chýb. Klasické lineárne kódy, Hammingove kódy. Quantum Calderbank-Shor-Steenove kódy.
Prednáška 10. Výpočty odolné voči chybám. Formalizmus stabilizátorov, konštrukcia KSH kódov vo formalizme stabilizátorov. Unitárne transformácie a merania vo formalizme stabilizátorov. Koncept výpočtov odolných voči chybám. Konštrukcia univerzálnej sady brán odolných voči chybám. Merania odolné voči chybám. Prahová veta. Experimentálne vyhliadky na implementáciu kvantovej korekcie chýb a výpočtov odolných voči chybám.
Prednáška 11. Kvantové výpočty pre systémy NISQ. Kvantové variačné algoritmy: QAOA a VQE. Aplikácie na problémy kvantovej chémie. Možnosti implementácie na moderných kvantových procesoroch, perspektívy vývoja.
PrihlÁsenie
YOU MIGHT ALSO LIKE
