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. 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

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 28. oktober, 2016