Інфопакет

Сучасні проблеми квантової інформатики та квантової оптики

ОК2

Обов’язкова дисципліна для ОП

Другий

2023/2024

1 Семестр

3

Результати навчання полягають у вивченні розділів сучасної квантової оптики та теорії квантової інформації (квантова заплутаність, нелокальність Белла, кодування квантової інформації неперервними та дискретними змінними, схеми квантових алгоритмів, квантова комунікація). В результаті вивчення курсу студенти повинні вміти аналізувати стани кубіта з точки зору його квантово-статистичної чистоти, застосовувати критерії Переса-Городецького, Дуана-Гідке-Цірака-Цоллера та Саймона для верифікації несепарабельності квантових станів, аналізувати стани на предмет порушення ними нерівностей Белла, аналізувати ефективність протоколів квантової телепортації та обміну заплутаністю за різних умов, розраховувати швидкість розповсюдження криптографічного ключа для різних протоколів квантового розповсюдження криптографічного ключа.

Очна форма

Знати базові принципи класичної механіки, електродинаміки, квантової механіки, термодинаміки та статистичної фізики, теорії ймовірності та математичної статистики, лінійної алгебри, квантової оптики включно із представленням квантового фазового простору та теорією квантових оптичних вимірювань (фотодетектування, гомодинне та восьмипортове детектування). Вміти застосовувати попередні знання з курсів математичного аналізу, теорії ймовірності, квантової механіки та квантової оптики для розрахунку розподілів квазіймовірностей на фазовому просторі для типових квантових станів оптичних полів. Володіти навичками аналізу квантово-оптичних експериментальних схем.

Нормативна дисципліна «Сучасні проблеми квантової інформатики та квантової оптики» є складовою циклу професійної підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня «магістр фізики». Цей курс покликаний ознайомити студентів з базовими поняттями цієї дисципліни такими, як некласичні кореляції (квантова заплутаність та нелокальність Белла), квантова інформація на дискретних та неперервних змінних, основи квантових алгоритмів, квантова телепортація та розповсюдження квантового криптографічного ключа.

1. W. Vogel and D.-G. Welsch, Quantum Optics, (Wiley VCH, Berlin, 2006). 2. W.P. Schleich, Quantum optics in phase space, (Wiley WCH, Berlin, 2001). 3. M. A. Nielsen and I. L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, (Cambridge University Press, Cambridge, 2010). 4. A. Perelomov, Generalized coherent states and their applications, (Springer, Berlin, 1986). 5. G. Adesso, S. Ragy, and A. R. Lee, Continuous Variable Quantum Information: Gaussian States and Beyond, Open Syst. Inf. Dyn. 21, 1440001 (2014); see also arXiv:1401.4679 [quant-ph]. 6. R. Horodecki, P. Horodecki, M. Horodecki, and K. Horodecki, Quantum entanglement, Rev. Mod. Phys. 81, 865 (2009); see also arXiv:quant-ph/0702225. 7. N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani, and S. Wehner, Bell Nonlocality, Rev. Mod. Phys. 86, 419 (2014); see also arXiv:1303.2849 [quant-ph].

Загальний обсяг 90 год, в тому числі: Лекції – 30 год. Самостійна робота – 60 год.

Контроль здійснюється за модульно-рейтинговою системою, яка складається із 2 змістових модулів (2 модулі в першому семестрі). Форми поточного контролю: усні відповіді, оцінювання модульних контрольних робіт. Студент може отримати максимально 60 балів за модульні контрольні роботи та 40 балів на іспиті. Підсумковий контроль проводиться у формі іспиту (40 балів). Білет включає теоретичні питання (20 балів) та задачі (20 балів). Студент не допускається до іспиту, якщо під час семестру отримав менше 36 балів. Оцінка за іспит не може бути меншою 24 балів для отримання загальної позитивної оцінки за курс.

Українська, англійська