FI:PV275 Intro to Quantum Programming - Informace o předmětu
PV275 Introduction to Quantum Computer Programming
Fakulta informatikypodzim 2022
- Rozsah
- 2/2/0. 3 kr. (plus ukončení). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k, z.
- Vyučující
- doc. RNDr. Jan Bouda, Ph.D. (přednášející)
doc. Mgr. Mário Ziman, Ph.D. (přednášející)
Seyed Arash Ghoreishi, PhD (cvičící)
RNDr. Daniel Reitzner, PhD. (cvičící) - Garance
- doc. RNDr. Jan Bouda, Ph.D.
Katedra počítačových systémů a komunikací – Fakulta informatiky
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Jan Bouda, Ph.D. - Rozvrh
- Čt 16:00–17:50 B411
- Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
- Předpoklady
- ( MB141 Lineární alg. a diskrétní mat. || MB151 Lineární modely || MB101 Lineární modely || MB201 Lineární modely B ) && IB111 Základy programování
Basic knowledge of linear algebra, probability theory, programming in Python - Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Analýza a zpracování obrazu (program FI, N-VIZ)
- Bioinformatika a systémová biologie (program FI, N-UIZD)
- Computer Games Development (program FI, N-VIZ_A)
- Computer Graphics and Visualisation (program FI, N-VIZ_A)
- Computer Networks and Communications (program FI, N-PSKB_A)
- Cybersecurity Management (program FI, N-RSSS_A)
- Diskrétní algoritmy a modely (program FI, N-TEI)
- Formální analýza počítačových systémů (program FI, N-TEI)
- Grafický design (program FI, N-VIZ)
- Graphic Design (program FI, N-VIZ_A)
- Hardware Systems (program FI, N-PSKB_A)
- Hardwarové systémy (program FI, N-PSKB)
- Image Processing and Analysis (program FI, N-VIZ_A)
- Informační bezpečnost (program FI, N-PSKB)
- Information Security (program FI, N-PSKB_A)
- Kvantové a jiné neklasické výpočetní modely (program FI, N-TEI)
- Počítačová grafika a vizualizace (program FI, N-VIZ)
- Počítačové sítě a komunikace (program FI, N-PSKB)
- Principy programovacích jazyků (program FI, N-TEI)
- Řízení kyberbezpečnosti (program FI, N-RSSS)
- Řízení vývoje služeb (program FI, N-RSSS)
- Řízení vývoje softwarových systémů (program FI, N-RSSS)
- Services Development Management (program FI, N-RSSS_A)
- Software Systems Development Management (program FI, N-RSSS_A)
- Software Systems (program FI, N-PSKB_A)
- Softwarové systémy (program FI, N-PSKB)
- Strojové učení a umělá inteligence (program FI, N-UIZD)
- Učitel informatiky a správce sítě (program FI, N-UCI)
- Učitelství informatiky pro střední školy (program FI, N-UCI) (2)
- Vývoj počítačových her (program FI, N-VIZ)
- Zpracování a analýza rozsáhlých dat (program FI, N-UIZD)
- Zpracování přirozeného jazyka (program FI, N-UIZD)
- Cíle předmětu
- This is an introductory course to quantum information. The main goal is to provide students with basic idea what are the expected applications of quantum information processing, how quantum computing and communication works, and give them practical experience how to program quantum computer. All programming will be performed using Python language and IBM Quiskit library.
As a part of the course we want students to become comfortable with basic mathematics necessary for quantum information processing. While you already know almost all necessary mathematics from prerequisite courses, there is a big difference between knowing something and being able to use it an intuitive and efficient way.
The course is designed in the way that it introduces in a parallel way basic quantum information applications, necessary mathematical concepts and teaches how to implement these applications on quantum computers. As an example, on second lecture you will learn about BB84 quantum key distribution. On this concept we will explain what quantum state is, what is a quantum measurement, and we will learn how to implement BB84 using the Quiskit Python library. In this way we avoid boring monothematical blocks of mathematics.
This course will be in future followed by two advanced courses. The second course will introduce all necessary concepts of quantum information processing – necessary concepts from mathematics, physics and informatics, so that student will have all theoretical knowledge necessary to work with quantum information processing. The third course will explain the applications of quantum information processing in full scale – communication, algorithms, cryptography, NP-approximation, machine learning, simulation of physical and chemical systems. - Výstupy z učení
- After completing the course, a student
- will be able to implement simple quantum programs using the IBM Quiskit library
- will know basic applications of quantum information processing
- and will be able to program them using the IBM Quiskit library
- will be able to perform basic mathematical calculations necessary for quantum information processing applications
- Osnova
- More detailed syllabus is provided in the study materials, namely in the Interactive syllabi.
- Quantum information processing, tools and applications.
- Existing quantum technologies (IBM, Toshiba, Google, Microsoft, D-wawe, Qusoft, idQuantique), Chinese backbone quantum network, quantum satellites.
- BB84 quantum key distribution, Bell inequalities, entanglement-based key distribution.
- Quantum teleportation.
- Quantum encryption.
- Quantum bit commitment and coin flipping.
- Grover’s search.
- Quantum processors, universal sets of quantum gates, approximation.
- Literatura
- - Qiskit documentation: https://qiskit.org/documentation/ Tutorials: https://nbviewer.jupyter.org/github/Qiskit/qiskit-tutorial/blob/master/index.ipynb
- - IBM Q Experience Tutorial: https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/tutorial?sectionId=full-user-guide
- WATROUS, John. The theory of quantum information. First published. Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press, 2018, viii, 590. ISBN 9781107180567. info
- NIELSEN, Michael A. a Isaac L. CHUANG. Quantum computation and quantum information. 10th Anniversary ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2010, xxxi, 676. ISBN 9781107002173. info
- An introduction to quantum computing. Edited by Phillip Kaye - Raymond Laflamme - Michele Mosca. Oxford: Oxford University Press, 2007, xi, 274 p. ISBN 9780198570493. info
- Výukové metody
- Theoretical lectures, practical examples in tutorials, programming
- Metody hodnocení
- 4 written mini-tests during tutorials (20 points together)
Correctly solve blackboard tasks during tutorials (cca 15 points)
Final test: written test+programming given task (70 points)
Tutorial attendance mandatory: not attending 1 tutorial no penalty, 2 tutorials 5 point penalty, 3 or more 10 point penalty. Penalty is subtracted only from the pass/fail limit, it does not ifluence the grade (e.g. C vs. D).
To pass you need: Exam 50 points, colloquium 45 points, fulfilling requirements ("zapocet") 20 points. - Vyučovací jazyk
- Angličtina
- Navazující předměty
- Další komentáře
- Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně. - Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
- Statistika zápisu (podzim 2022, nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/fi/podzim2022/PV275