Teoria quantistica della computazione

A.A. 2015/2016
Insegnamento per
6
Crediti massimi
48
Ore totali
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Comprensione dei concetti e padronanza delle tecniche di calcolo rispetto agli argomenti seguenti:
- Elementi di meccanica quantistica.
- Principi fisici alla base della computazione quantistica.
- Porte logiche classiche e quantistiche.
- Principali algoritmi quantistici e loro rappresentazione circuitale.
- Problematiche riguardanti la realizzazione sperimentale dei computer quantistici.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
Lezioni: 48 ore
Programma
- Elementi di meccanica quantistica.
- Elementi di elaborazione dell'informazione quantistica.
- Introduzione astratta ai bit classici e quantistici (qubit).
- Operazioni logiche classiche e universalità.
- Computazione reversibile classica.
- Il processo computazionale quantistico.
- Porte logiche quantistiche a singolo qubit.
- Porte logiche quantistiche a due e tre qubit.
- Porte logiche quantistiche e universalità.
- Circuiti logici quantistici.
- Algoritmi quantistici.
- Realizzazione fisica della computazione quantistica.
Informazioni sul programma
Il corso si propone di descrivere le basi della computazione e informazione quantistica. Dopo un'introduzione sulla teoria della computazione classica per inquadrare la problematica, si mostra come la meccanica quantistica, con le sue leggi, può essere utilizzata per realizzare porte e circuiti logici fino ad analizzare alcuni algoritmi quantistici. Parte del corso è dedicata ai metodi per realizzare sperimentalmente la computazione quantistica. In particolare si considereranno schemi ottici, atomi in cavità, ioni intrappolati e sistemi superconduttori. Vengono trattati i principali algoritmi quantistici e si discute la correzione quantistica degli errori. Viene anche introdotta la computazione quantistica tramite evoluzione adiabatica e l'energetica della computazione classica e quantistica.
Prerequisiti e modalità di esame
Si consiglia di aver seguito almeno un corso di base di meccanica quantistica.
Materiale didattico e bibliografia
Dispense del docente e articoli di interesse, scaricabili dal sito web didattico dell'Università:
http://solivarestqc.ariel.ctu.unimi.it

I seguenti testi (alcuni reperibili presso la biblioteca di fisica, si veda "Collocazione"):

- M. A. Nielsen and I. L. Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information" (Cambridge University Press) Collocazione: FIS. 03.65b. 78 , FIS. 03.65b. 78BS
- N. D. Mermin, "Quantum Computer Science" (Cambridge University Press) Collocazione: FIS.TEST. 03.67. 15
- S. Stenholm and K.-A. Suominen, "Quantum Approach to Informatics" (Wiley-Interscience)
- S. Haroche and J.-M. Raimond, "Exploring the Quantum: Atoms, Cavities, and Photons" (Oxford Graduate Texts) Collocazione: FIS. 03.67u. 1
- J. Stolze and D. Suter, "Quantum Computing: A Short Course from Theory to Experiment" (Wiley-VCH) Collocazione: richiesto acquisto
Periodo
Secondo semestre
Periodo
Secondo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento via e-mail
Stanza A/5/C8 - V piano edificio LITA c/o Dipartimento di Fisica (via Celoria, 16 - 20133 Milano)