Naturlovene på kvanteskala er anderledes end i den klassiske fysik, som vi oplever i hverdagen. Denne forskel kan udnyttes til at effektivisere informationbehandling og muliggør nye teknikker, som er umulige indenfor den klassiske fysik. Et slående eksempel er muligheden for kvantecomputere, som kan løse visse opgaver eksponentielt hurtigere end nogen konventionel computer. Formålet med kurset er, at introducere dig til kvanteinformationsteori generelt, og at give en indgående forståelse af et udvalg af kvanteinformationsprotokoller inklusive kvantekryptografi, kvanteteleportation og kvantecomputere. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Identificere og forstå begreberne kvantemekanisk superposition og sammenfiltring i relation til kvanteinformation.
• Reflektere over ikke-lokalitet i naturen; fortolke et eksperiment som tester ikke-lokalitet.
• Diskutere konceptet kvantekommunikation incl. kvanteteleportation og kvanterelæer.
• Beskrive forskellige kvanteprotokoller for deling af kryptografiske nøgler og generation af tilfældige tal.
• Forstå hovedkoncepterne bag kvantecomputere, inkl. gates, kredsløb, og fejlkorrektion.
• Diskutere et udvalg af kvantealgoritmer, deres implementation, og deres fordele ift. klassiske algoritmer.
• Beskrive forskellige kvanteteknologier til kvanteinformatik.
• Analysere, diskutere og give kritik af artikler om kvanteinformations-eksperimenter.
• Udføre beregninger af kvanteinformationsprotokoller analytisk på papir og numerisk med kode.

Konceptet kvanteinformation vil blive introduceret og diskuteret. Med udgangspunkt i kvantemekanikkens grundprincipper (superpositionsprincippet, unitære transformationer og målinger) vil qubit tilstande, sammenfiltrede tilstande og blandede tilstande blive diskuteret indgående. Kvanteinformationsprotokoller såsom deling af kryptografiske nøgler og kvanteteleportation vil blive introduceret. Bell's ulighed vil blive gennemgået og (hvis tiden tillader det) testet i laboratoriet. Et andet emne er kvantecomputere som inkluderer diskussion af forskellige operander med en og to qubits såvel som forskellige algoritmer, inklusiv Shors faktoriseringsalgoritme. Forskellige fysiske systemer til implementering af kvanteinformatik vil blive diskuteret. Hvis tiden tillader det vil der være hands-on computerøvelser omkring programmering af kvantecomputere, enten via simuleringer eller over skyen.
Et til to emner (f.eks. loophole-fri Bell tests, Grovers algoritme) vil blive studeret indgående i gruppearbejde. Præsentationerne af dette vil indgå i den studerendes samlede karakter. 02. maj, 2025