Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Zapoznanie studentów z nową dziedziny informatyki kwantowej i komputerami kwantowymi

Ogólne informacje o zajęciach: Moduł realizowany jest 1 semestrze. Składa się z 15 godzin wykładów oraz 15 godzin ćwiczeń. Celem modułu jest zapoznanie studentów z nową dziedziną informatyki kwantowej, komputerami kwantowymi i mechanizmami ich działania.

Materiały dydaktyczne: Dostęne na platrofmie do e-learningu PRz

Inne: https://www.ibm.com/quantum-computing/simulator/ ; https://qutech.nl/qx-quantum-computer-simulator/ ; http://theory.caltech.edu/~preskill/ph229/

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	Marek Sawerwain, Joanna Wiśniewska	Informatyka kwantowa : wybrane obwody i algorytmy	PWN.	2015
2	Witold Jacak, Wojciech Donderowicz, Janusz Jacak, Lucjana Jacaka	Wstęp do informatyki i kryptografii kwantowej	OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ .	2019
3	Michel Bellac	WSTĘP DO INFORMATYKI KWANTOWEJ	Wydawnictwo Naukowe PWN.	2011
4	Mark M. Wilde	Quantum Information Theory	Cambridge University Press.	2017
5	Carlos Palazuelos	Introduction to Quantum Information Theory	Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT).	2013
6	Michael A. Nielsen & Isaac L. Chuang	Quantum Computation and Quantum Information	Cambridge University Press.	2010
7	Stephen M. Barnett	Introduction to Quantum Information	Cambridge University Press.
8	Eric R. Johnston, Nic Harrigan, Mercedes Gimeno-Segovia	Programming Quantum Computers	O'Reilly Media, Inc..	2019

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1	Marek Sawerwain, Joanna Wiśniewska	Informatyka kwantowa : wybrane obwody i algorytmy	PWN.	2015
2	Eleanor G. Rieffel and Wolfgang H. Polak	Quantum Computing A Gentle Introduction	MIT Press.	2011
3	Hoi-Kwong Lo , Tim Spiller and Sandu Popescu	Introduction to Quantum Computation and Information	World Scientific.	1998

Literatura do samodzielnego studiowania

1	Noson S. Yanofsky, Mirco A. Mannucci	Quantum Computing for Computer Scientists	Cambridge University Press.	2012
2	Phillip Kaye, Raymond Laflamme, Michele Mosca	An Introduction to Quantum Computing	Oxford University Press.	2007
3	Chris Bernhardt	Quantum Computing for Everyone (The)	MIT Press.	2019
4	Simon Edwards	Quantum Computing for beginners	Amazon Digital Services LLC.	2020

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Student spełnia wymagania określone w regulaminie studiów.

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Znajomość podstaw mechaniki kwantowej i algebry liniowej.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność rozwiązywania ze zrozumieniem prostych zadań z mechaniki kwantowej oraz algebry liniowej.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Gotowość do rozwiązywania zadań, wyjaśniania mechanizmów działania komputerów opartych o mechanikę kwantową we współpracy z innymi studentami

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK	Student, który zaliczył zajęcia	Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia	Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia	Związki z KEK	Związki z PRK
01	Potrafi wymienić i opisać sposoby działania fizycznych realizacji komputerów kwantowych.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, ćwiczenia problemowe, e-learning	kolokwium	K_W01+ K_W03+ K_W04+ K_W12+ K_W17+ K_K01+	P7S_KK P7S_WG P7S_WK
02	Potrafi wymienić i wytłumaczyć sposoby działania algorytmów kwantowych	wykład, ćwiczenia rachunkowe	kolokwium	K_W01++ K_W02+ K_W03+ K_W12+ K_U06+ K_K01+	P7S_KK P7S_UW P7S_WG
03	Potrafi dobrać algorytm kwantowy do rozwiązania stawianego problemu i uzasadnić wybór	wykład, ćwiczenia rachunkowe	kolokwium	K_W12+ K_U02+ K_U03+ K_U07+ K_U12+	P7S_UW P7S_WG
04	Potrafi użyć formalizmu matematycznego do przedstawienia wybranych algorytmów kwantowych	wykład, ćwiczenia rachunkowe	kolokwium	K_W01++ K_W02++ K_W10+ K_U01++ K_U07+ K_U08+ K_U11+ K_K01+ K_K02+	P7S_KK P7S_KO P7S_UW P7S_WG

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
1	TK01	Krótki przegląd mechaniki kwantowej. Sprzętowe Implementacje komputerów kwantowych	W01-W02	MEK01
1	TK02	Przestrzeń stanów kwantowych oraz Hamiltonian.	W03-04, CW01-02	MEK02 MEK04
1	TK03	Kwantowy kubit, splątanie kwantowe. Nierówności Bella	W05-06, CW03-04	MEK02 MEK04
1	TK04	Stany czyste i mieszane, operator gęstości. Dekoherencja. Rozkład Schmidta, Nielokalność mechaniki kwantowej.	W07-08, CW05-06	MEK02 MEK04
1	TK05	Kwantowa teleportacja, kryptografia oraz gęste kodowanie	W09-10, CW07-08	MEK02 MEK04
1	TK06	Podstawowe elementy komputerów kwantowych. Algorytmy Deutscha, Simona, Shora (rozkład liczb na czynniki pierwsze), Grovera (sortowanie nieuporządkowanych baz danych)	W11-14, CW09-13	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
1	TK07	Kwantowa korekcja błędów, Stabilizator kwantowy.	W15, CW14-15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 1)	Przygotowanie do kolokwium: 2.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 2.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 5.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 1)	Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 3.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/studiowanie zadań: 5.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 1)	Przygotowanie do konsultacji: 1.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 1.00 godz./sem.
Zaliczenie (sem. 1)	Przygotowanie do zaliczenia: 5.00 godz./sem.	Zaliczenie pisemne: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Na podstawie testu z tematyki prezentowanej na wykładzie
Ćwiczenia/Lektorat	Na podstawie kolokwium
Ocena końcowa	60 punktów ćwiczenia, 40 punktów wykład

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: nie