CdSINFORMATICA
Codice756AA
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaInglese
Durante il corso saranno forniti i principali concetti teorici del quantum computing e verranno mostrati i risultati più importanti di questo campo. L'analisi dei problemi teorici sarà affiancata ad un'attività di laboratorio dove, utilizzando particolari pacchetti software, si potranno sperimentare i fenomeni tipici della computazione quantistica come il teletrasporto, l'entanglement e la superposizione.
The course provides the main theoretical concepts of quantum computing and the most important results and problems of this emerging field. The theoretical analysis will be enriched with practical lab activities using specific software packages to experience typical phenomena of quantum computation such as teleportation, entanglement and superposition.
La verifica delle conoscenze sarà monitorata assegnando periodicamente degli esercizi da svolgersi a casa (sia software che teorici) che verranno poi corretti in classe dagli studenti.
Academic progress will be monitored and verified assigning homeworks to be corrected in class
L'obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti un background adeguato per comprendere il nuovo paradigma del quantum computing e per capire e disegnare algoritmi quantistici per determinati campi applicativi. Gli algoritmi saranno poi eseguiti su simulatori e, dove possibile, sulle macchine quantistiche disponibili.
The course aims at providing students with a suitable background to understand the new quantum computing reasoning, and design/analyze quantum algorithms for various application fields. The algorithms will be run on both simulators and real prototypes of quantum machines.
- Durante le ore di laboratorio saranno assegnati dei piccoli progetti che serviranno a capire come utilizzare il pacchetto software qiskit
- Durante il corso saranno lasciati agli studenti anche esercizi teorici per capire meglio come funziona la computazione quantistica
- During the computer lab sessions, small projects will be carried out in order to understand how to use the software package qiskit.
- During the course students will also be left with homeworks to better understand how quantistic computation works.
Il quantum computing richiede un considerevole sforzo iniziale in quanto rappresenta un cambio metodologico importante rispetto alla computazione classica. Gli studenti dovranno affrontare nuove sfide che richiedono dedizione e curiosità.
Quantum computing requires a considerable initial effort because it represents a change of methodology with respect to classical computation. The students will face new challenges that require both dedication and curiosity.
Gli esercizi assegnati per casa saranno corretti in classe sia per verificare il livello di preparazione acquisito dagli student, sia per stimolare il loro interesse.
Homework assigned will be corrected in class to ensure that students are understanding and
to stimulate their interest.
Algebra lineare, Concetti di base dell'analisi numerical, teoria degli algoritmi.
Linear algebra, basic concepts of Numerical Analysis, Theory of Algorithms
- Concetti Fondamentali del quantum computing
- Strumenti matematici di base(Numeri complessi, Spazi di Hilbert, proprietà del prodotto tensore, matrici unitarie, notazione di Dirac)
- Qubits, quantum gates, e circuiti
- Superposizione e Entanglement
- Algoritmi fondamentali
- Teletrasporto quantistico
- Superdense coding
- Algoritmi di Deutsch, Deutsch-Jozsa, Simon
- Algoritmo di ricerca di Grover
- Trasformata di Fourier quantistica
- Algoritmo di Shor per la fattorizzazione di interi
- Algoritmo HHL per la soluzione dei sistemi lineari
- Esempi di algoritmi di Quantum Machine Learning
- Linguaggi while per computazioni quantistiche
- controllo classico: sintassi e semantica
- controllo quantistico: sintassi e semantica
- Fundamental Concepts
- Basic mathematical tools (Complex numbers, Hilbert spaces, tensor products properties, unitary matrices, Dirac’s bracket notation)
- Qubits, quantum gates, and circuits
- Superposition and Entanglement
- Fundamental Algorithms
- Teleportation
- Superdense coding
- Deutsch, Deutsch-Jozsa, and Simon algorithms
- Grover’s quantum search algorithm
- Quantum Fourier Transform
- Shor’s integer factorization algorithm
- HHL algorithm for linear system's solution
- Examples of Quantum Machine Learning algorithms
- while-languages for quantum computation
- classical control: syntax and semantics
- quantum control: syntax and semantics
An Introduction to Quantum Computing
Phillip Kaye, Raymond Laflamme, Michele Mosca
Foundations of Quantum Programming
Mingsheng Ying
Morgan Kaufmann (2016)
Michael A. Nielsen & Isaac L. Chuang.
Quantum Computation and Quantum Information.
Cambridge University Press, 2010
Supplementary materials will be provided during the class.
An Introduction to Quantum Computing
Phillip Kaye, Raymond Laflamme, Michele Mosca
Foundations of Quantum Programming
Mingsheng Ying
Morgan Kaufmann (2016)
Michael A. Nielsen & Isaac L. Chuang.
Quantum Computation and Quantum Information.
Cambridge University Press, 2010
Supplementary materials will be provided during the class.
Sminario su un argomento a scelta e prova orale sugli argomenti del corso
Seminar on a new topic and oral examination on course topics