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INFORMAZIONE QUANTISTICA E COMPUTAZIONE QUANTISTICA

Fabrizio ILLUMINATI INFORMAZIONE QUANTISTICA E COMPUTAZIONE QUANTISTICA

0522500127
DIPARTIMENTO DI INFORMATICA
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INFORMATICA
2024/2025

ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2016
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
432LEZIONE
216LABORATORIO
FABRIZIO ILLUMINATI T Curriculum
Obiettivi
II corso introduce gli elementi della teoria quantistica dell’informazione e della computazione, con l'obiettivo di fornire una conoscenza di base dell’argomento con particolare riguardo alle possibili applicazioni nelle nuove tecnologie dell’informazione e della comunicazione.

Conoscenza e Capacità di Comprensione
L'insegnamento mira a far acquisire agli studenti in modo conciso e adeguato alle applicazioni, i fondamenti teorici della teoria quantistica dell’informazione e le loro applicazioni allo sviluppo e all’uso degli algoritmi quantistici. Gli studenti sono guidati ad apprendere in modo critico e responsabile ciò che viene spiegato in classe e ad arricchire le proprie capacità di giudizio attraverso lo studio del materiale didattico. Alla fine del corso, lo studente deve essere in grado di comprendere definizioni e dimostrazioni, e di gestire i problemi e le applicazioni riguardanti i contenuti del corso stesso.


Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione
Il corso si propone di rendere lo studente in grado di assimilare le conoscenze acquisite, di risolvere semplici esercizi di teoria della computazione quantistica con applicazioni a problemi di circuiti, algoritmi, e schemi di correzione degli errori. Il corso tenderà a favorire la capacità dello studente di esporre le conoscenze acquisite in modo chiaro e rigoroso.
Prerequisiti
IL CORSO RICHIEDE CONOSCENZE DI BASE DI ALGEBRA LINEARE E MODELLI COMPUTAZIONALI (MODELLO A MACCHINA DI TURING E MODELLO A CIRCUITI).
Contenuti
PRIMA PARTE: CONCETTI FONDAMENTALI. INTRODUZIONE AL CORSO: DAL BIT AL BIT QUANTISTICO. INTRODUZIONE ALLA MECCANICA QUANTISTICA: ELEMENTI DI ALGEBRA LINEARE E POSTULATI FONDAMENTALI. APPLICAZIONI ELEMENTARI: LA CODIFICA SUPER-DENSA. DISEGUAGLIANZE DI BELL E STATI DI BELL. PURIFICAZIONE.
SECONDA PARTE: COMPUTAZIONE QUANTISTICA. CIRCUITI QUANTISTICI. IL MODELLO COMPUTAZIONALE A CIRCUITO QUANTISTICO. LA TRASFORMATA DI FOURIER QUANTISTICA. ALGORITMI QUANTISTICI DI FATTORIZZAZIONE. ALGORITMI QUANTISTICI DI RICERCA. CENNI ALLA REALIZZAZIONE FISICA DEI COMPUTER QUANTISTICI.
TERZA PARTE: TEORIA QUANTISTICA DELL’INFORMAZIONE. ENTROPIE CLASSICHE E QUANTISTICHE: SHANNON E VON NEUMANN. RUMORE QUANTISTICO E OPERAZIONI QUANTISTICHE. TEORIA QUANTISTICA DELLA CORREZIONE DELL’ERRORE (CENNI). DISTINGUIBILITÀ DEGLI STATI, APPLICAZIONI: COMPRESSIONE DEI DATI. TRASMISSIONE DELL’INFORMAZIONE LUNGO CANALI CLASSICI E QUANTISTICI. TEORIA QUANTISTICA DELLE RISORSE: L’ENTANGLEMENT. CRITTOGRAFIA QUANTISTICA.
Metodi Didattici
L'INSEGNAMENTO CONSISTE IN 32 ORE DI LEZIONI FRONTALI E 16 ORE DI ESERCITAZIONI DI LABORATORIO. LE ESERCITAZIONI VERTERANNO SUGLI ARGOMENTI DISCUSSI NELLA LEZIONE.
Verifica dell'apprendimento
IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI SARÀ CERTIFICATO DA UNA PROVA FINALE ORALE TESA A VERIFICARE IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI FORMATIVI FISSATI. LA VALUTAZIONE MASSIMA SARÀ DI TRENTA PUNTI. IL PUNTEGGIO MINIMO DI SUPERAMENTO DELLA VERIFICA È FISSATO IN 18/30.
Testi
1) N. S. YANOFSKY AND M. A. MANNUCCI "QUANTUM COMPUTING FOR COMPUTER SCIENTISTS", CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS.

2) P. KAYE, R. LAFLAMME, AND M. MOSCA "AN INTRODUCTION TO QUANTUM COMPUTING", OXFORD UNIVERSITY PRESS.

3) M. A. NIELSEN AND I. L. CHUANG "QUANTUM COMPUTATION AND QUANTUM INFORMATION", CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS.

APPUNTI DI LEZIONI ED ESTRATTI DI ALTRI LIBRI DI TESTO. ARTICOLI DI RASSEGNA.
Altre Informazioni
INSEGNAMENTO EROGATO IN LINGUA INGLESE. LA DISTRIBUZIONE DI PARTI DEL MATERIALE DIDATTICO E LE COMUNICAZIONI AGLI STUDENTI AVVERRANNO ANCHE TRAMITE LA PIATTAFORMA DI E-LEARNING ALL’INDIRIZZO: HTTP://ELEARNING.INFORMATICA.UNISA.IT/EL-PLATFORM/
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-18]