Introduction to quantum information theory - NFPL241

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

Anotace

čeština

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

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.

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

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.

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

Podmínky pro splnění tohoto předmětu jsou:

Pro "Z" alespoň 60% přítomnost na cvičeních a úspěšné absolvování písemného testu.

Pro "Zk" úspěšné složení ústní zkoušky.

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

Conditions for accomplishing this subject are:

For “Z” at least 60% presence at the exercises and successful passing of a written test.

For “Zk” successful passing of an oral exam.

Literatura

čeština

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

[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

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

[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

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

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).

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

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).

Sylabus

čeština

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

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)

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (04.05.2023)

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)