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Introduzione alla computazione quantistica

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Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
INT0384
Docente
Prof. Leonardo Castellani (Titolare del corso)
Corso di studi
Laurea Magistrale Interateneo in Fisica dei sistemi complessi
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo periodo didattico
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/02 - fisica teorica, modelli e metodi matematici
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Acquisizione delle conoscenze teoriche e introduzione alle tecniche sperimentali più importanti per la computazione quantistica.
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Programma

1. Introduzione. Quantum bits, sfera di Bloch, qubits multipli, porte a singolo qubit e porte a qubits multipli.
  Circuiti quantistici. Stati di Bell. Algoritmi quantistici. Cenni alla teoria dell' informazione quantistica.
 2. I fondamenti della Meccanica Quantistica. Esperimenti e postulati della teoria. Formalismo: algebra lineare.
   Operatore densita'. Sistemi composti e traccia parziale. EPR e stati intrecciati. Disuguaglianza di Bell.
 3. Crittografia a chiave pubblica, il protocollo RSA. Il piccolo teorema di Fermat. Crittografia quantistica. Teletrasporto.
 4. Circuiti quantistici. Insieme di porte universali per la computazione quantistica.
 5. Algoritmi quantistici, Algoritmo di Deutsch-Josza. Trasformata di Fourier Quantistica. Algoritmo di Shor
   per la fattorizzazione di numeri interi. Algoritmo di Grover per la ricerca ed il conteggio di stati quantistici.

1. Introduction: quantum bits, Bloch sphere, multiple qbits, single and multiple qbit gates.
     Quantum circuits. Bell states. Quantum algorithms. Some notes on quantum information.
 2. The formalism of quantum mechanics: linear algebra. The postulates of quantum mechanics and their
     experimental justification. Density operator. Composite systems and partial trace. EPR and entaglement.
     Bell inequalities.
 3. Public key cryptography, RSA protocol. Little Fermat theorem. Quantum cryptography. Teletransportation of
    quantum states.
 4. Quantum circuits. Universal set of gates for quantum computation.
 5. Quantum algorithms. Deutsch-Jozsa algorithm. Quantum Fourier transform. Shor algorithm for integer
    numbers' factorization. Grover quantum state search and counting algorithms.

Testi consigliati e bibliografia

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M.A. Nielsen, I.L. Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information", Cambridge Univ. Press (2000)
D. Bouwmeester, A. Ekert, A. Zeilinger, "The Physics of Quantum Information", Springer (2000)


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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lunedì9:00 - 11:00Sala Fubini Dipartimento di Fisica
Martedì11:00 - 13:00Aula G Dipartimento di Fisica
Giovedì16:00 - 18:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica
Lezioni: dal 12/01/2015 al 13/03/2015

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Ultimo aggiornamento: 09/01/2012 18:36
Location: https://fisica-sc.campusnet.unito.it/robots.html
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