Introduction to quantum information theory - NFPL241

• Anglický název: Introduction to quantum information theory
• Podoba výuky: přednáška+cvičení
• Zajišťuje: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2023
• Počet semestrů výuky: 1
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Maximální kapacita předmětu: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina
• Forma uskutečňování: prezenční
• Možnost opakovaného zápisu: 2 / 2 / 2 / 2
• Garant: prof. RNDr. Tomáš Novotný, Ph.D.; Ing. Katarzyna Roszak, Ph.D.
• Vyučující: Ing. Katarzyna Roszak, Ph.D.

Anotace

čeština

Předmět vyžaduje základní znalosti kvantové mechaniky. Zavádí základní pojmy kvantové teorie informace s důrazem na myšlenku kvantového provázání (entanglement), metody jeho kvantifikace a demonstraci jeho užitečnosti pomocí fundamentálních kvantových výpočetních algoritmů.

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (04.05.2023)

angličtina

The course requires a basic knowledge of quantum mechanics. It introduces the basic concepts of quantum information theory with stress put on the idea of entanglement, methods of its quantification, and demonstration of its usefulness via fundamental quantum computation algorithms.

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (04.05.2023)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Podmínky pro splnění tohoto předmětu jsou:

Pro "Z" alespoň 60% přítomnost na cvičeních a úspěšné absolvování písemného testu (se dvěma možnostmi na jeho opravu).

Pro "Zk" úspěšné složení ústní zkoušky.

Poslední úprava: Novotný Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (23.08.2026)

angličtina

Conditions for accomplishing this subject are:

For “Z” at least 60% presence at the exercises and successful passing of a written test (with two possibilities of its repeating).

For “Zk” successful passing of an oral exam.

Poslední úprava: Novotný Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (23.08.2026)

Literatura

čeština

[1] „Quantum computation and quantum information”, M. A. Nielsen & I. L. Chuang

[2] ,,Modern quantum mechanics'', J. J. Sakurai

[3] „Quantum-Information-Theory”, skripta, M. Lewenstein

[4] "Lecture Notes for Physics", skripta, J. Preskill

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (04.05.2023)

angličtina

[1] „Quantum computation and quantum information”, M. A. Nielsen & I. L. Chuang

[2] ,,Modern quantum mechanics'', J. J. Sakurai

[3] „Quantum-Information-Theory”, lecture notes, M. Lewenstein

[4] „Lecture Notes for Physics”, lecture notes, J. Preskill

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (04.05.2023)

Kontroly studia předmětu a podmínky pro jejich úspěšné vykonání, způsob hodnocení

čeština

Požadavky na zkoušku odpovídají sylabu v rozsahu odpřednášeném během přednáškového kurzu (obvykle kapitoly 1.1-1.4, 2.4-2.6 a 12.5 knihy M. A. Nielsen & I. L. Chuang).

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (04.05.2023)

angličtina

The exam requirements correspond to the syllabus in the extent addressed during the lecture course (usually Chapters 1.1-1.4, 2.4-2.6, and 12.5 of the book by M. A. Nielsen & I. L. Chuang).

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (04.05.2023)

Sylabus

čeština

1. Kvantové bity. Jedno a více qubitových hradel. Měření. (2h)

2. Kvantové provázání (entanglement). Kvantifikace pro čisté stavy. Schmidtův rozklad. Bellovy stavy. (4h)

3. Kvantová teleportace. (3h)

4. Deutschův algoritmus. (1h)

5. Bellovy nerovnosti. (2h)

6. Univerzální množina kvantových hradel. (2h)

7. Provázání smíšených stavů. Míry provázání. (2h)

8. Provázání formace. Čisté stavové rozklady smíšených stavů. (4h)

9. Teleportace na dekoherovaném Bellově stavu. (2h)

10. Negativita. Ohraničené provázání. (2h)

11. Kvantový nesoulad (discord). (2h)

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (04.05.2023)

angličtina

1. Quantum bits. Single and multiple qubit gates. Measurements. (2h)

2. Entanglement. Quantification for pure states. Schmidt decomposition. Bell states. (4h)

3. Quantum teleportation. (3h)

4. Deutsch’s algorithm. (1h)

5. Bell inequalities. (2h)

6. Universal set of quantum gates. (2h)

7. Mixed state entanglement. Entanglement measures. (2h)

8. Entanglement of formation. Pure state decompositions of mixed states. (4h)

9. Teleportation on a decohered Bell state. (2h)

10. Negativity. Bound entanglement. (2h)

11. Quantum discord. (2h)

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (04.05.2023)