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 1) at introducere dig til kvanteinformationsteori og derigennem give en indgående forståelse af et udvalg af kvanteinformationsprotokoller såsom kvantekryptografi, kvanteteleportation og kvantecomputere og 2) at give dig lidt hands-on erfaring med state-of-the-art kvanteteknologi både lokalt og via cloud services. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Forstå begrebet kvantesuperposition i relation til kvanteinformation
• Forklare begrebet ”entanglement” og dets anvendelse
• Diskutere konceptet kvantekommunikation incl. kvanteteleportation og kvanteforstærkere
• Beskrive forskellige protokoller for kvante-nøglefordeling
• Forstå hovedkonceptet for kvanteberegninger incl. Shors algoritme
• Diskutere og sammenligne forskellige tilgange til kvantecomputere
• Beskrive forskellige kvanteteknologier til kvanteinformatik
• Analysere, diskutere og give kritik af artikler om kvanteinformations-eksperimenter
• Programmere et simpelt kvantecomputerprogram ved hjælp af et af de eksisterende udviklingsværktøjer.

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 kvante-nøglefordeling og kvanteteleportation vil blive introduceret. Bell's ulighed vil blive grundigt gennemgået og 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. Endelig vil der være hands-on computerøvelser omkring programmering af kvantecomputere, enten via simuleringer eller over skyen. 19. december, 2018