Kvantemekanikken lærer os, at et objekt kan antage to forskellige
værdier på samme tid. Dette fører til definitionen af en kvantebit,
som muliggør nye typer af informationsprotokoller, der ligger uden
for rækkevidden af klassiske bits. Et slående eksempel herpå er den
mulige udvikling af fremtidige kvantecomputere, hvormed beregninger
kan foretages eksponentielt hurtigere end på sædvanlige computere.
Formålet med kurset er dobbelt: 1) at introducere deltageren til
kvanteinformationsteori og derigennem give en indgående forståelse
af et udvalg af kvanteinformationsprotokoller såsom
kvantekryptografi, kvanteteleportation og kvantecomputere og 2) at
introducere deltageren til nye kvantenanoteknologier, som kan
bruges til at implementere kvanteinformationsprotokoller.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Forstå begrebet kvantesuperposition i relation til
kvanteinformation
Forstå hvordan generaliserede målinger behandles i
kvantemekanikken
Beskrive forskellen mellem kvanteinformatik med kontinuerte
variable og diskrete variable
Opnå en dybere forståelse af begrebet ”entanglement” og dets
anvendelse
Diskutere konceptet kvantekommunikation incl.
kvanteteleportation, kvantedistillation og kvanteforstærkere
Beskrive protokollen for kvante-nøglefordeling for Gaussiske
tilstande og qubits
Forstå hovedkonceptet for kvanteberegninger incl. Shors og
Grovers algoritmer
Diskutere forskellige tilgange til kvantecomputere
Beskrive forskellige kvanteteknologier til
kvanteinformatik
Kursusindhold:
Konceptet kvanteinformation vil blive introduceret og diskuteret.
Med udgangspunkt i kvantemekanikkens grundprincipper
(superpositionsprincippet, unitære transformationer og målinger)
vil qubit tilstande, Gaussiske tilstande, sammenfiltrede tilstande
og blandede tilstande blive diskuteret indgående. Forskellige
kvanteinformationsprotokoller såsom kvante-nøglefordeling,
kvanteteleportation, kvantedistillation og kvantepurifikation vil
blive introduceret. Et andet emne er kvantecomputere, som
inkluderer diskussion af forskellige operander med en og to kanaler
såvel som Shors faktoriseringsalgoritme og Grovers søgealgoritme.
Forskellige fysiske systemer til implementering af kvanteinformatik
vil blive diskuteret, herunder lys, ioner, faste stoffer,
opto-mekanik og superledende kredsløb
