COMPUTAZIONE QUANTISTICA

Teaching in italian
COMPUTAZIONE QUANTISTICA
Teaching
Subject area
FIS/02
Reference degree course
PHYSICS
Course type
Master's Degree
Credits
7.0
Teaching hours
Frontal Hours: 49.0
Academic year
2022/2023
Year taught
2022/2023
Course year
1
Language
ITALIAN
Curriculum
FISICA TEORICA
Reference professor for teaching
MARTINA Luigi
Location
Lecce

Teaching description

Conoscenza della Meccanica Quantistica (non relativistica)  ed elementi di Teoria dei Campi 

 Introduzione alla Computazione Quantistica e il Concetto di Entanglement come risorsa computazionale ed estimatore delle proprietà fisiche degli stati in teorie di campo

 Il corso si propone di fornire allo studente un’introduzione ad alcuni metodi di computazione basati sulle proprietà degli stati di sistemi quantistici.   Particolare attenzione sarà data all’informazione quantistica in quanto prototipo alternativo che può superare le prestazioni del computer classico. Accento particolare sarà posto sul concetto di entanglement sia in semplici sistemi finiti, che in teorie di campo

Lezioni frontali, Esercitazioni individuali su simulatori e quantum computers reali accessibili in rete.

Sviluppo  di un tema e risoluzione di due problemi, assegnati dal docente, concernenti le tematiche sviluppate nel corso e la loro illustrazione dettagliata durante la prova orale.
Nelle more delle restrizioni sanitarie connesse all'epidemia di covid-2, in conformità con le disposizioni di Ateneo (https://www.unisalento.it/covid19-informazioni) l'esame potrà essere svolto anche in modalità telematica

Il docente è disponibile per chiarimenti tutte le mattine dal lunedì al venerdì, compatibilmente con gli orari di lezione.  E’ possibile rivolgere quesiti e/o fissare appuntamenti per colloqui con il docente inviando un messaggio di posta elettronica all’indirizzo istituzionale del docente

Struttura dello spazio degli Stati, Sistemi aperti, Operatore di densità, Entanglement, Preparazioni, Teorema HJW, Fidelity

Procedure di misura, canali quantistici.

Paradosso EPR, disuguaglianze di Bell e CHSH, codifica densa, teletrasporto quantistico, software quantistico, crittografia quantistica, Teorema di no-cloning. Mixed-state entanglement, Criterion of separability, Multipartite entanglement, Cat states, Entanglement-enhanced communication.

Principio di Landauer, porte reversibili, circuiti quantistici, classi di complessità, porte quantistiche universali, approssimazione Solovay-Kitaev

La trasformata quantistica di Fourier. L'algoritmo di Shor. L'algoritmo di Grover.

 Le simulazioni di fisica quantistica.

Entropia di Shannon ed Entropia von Neumann. Entropia di Entanglement. Quantificazione dell'entanglement a stati misti. Informazione accessibile.

Entropia di Entanglement in Teorie di Campo Quantistico. Replica approach. Legge dell'Area. Entropia in Teorie di campo Conforme. Approccio Olografico. Paradosso dell'informazione dei Buchi Neri. Entropia di entanglement in teorie topologiche. Entanglement in sistemi fuori dall'equilibrio.

  1.  M. A. Nielsen and I. L. Chuang: "Quantum Computation and Quantum Information", Cambridge, UK (2000). 
  2.  J. Preskill, Lecture Notes Ph219/CS219 
  3.  E. Riffel, W. Polak:"Quaantum Computing: a gentle introduction",The MIT Press Cambridge, Massachusetts London, England (2011)
  4.  M. Lanzagorta, J. Uhlmann, "Quantum Computer Science", Morgan & Claypool, San Rafael, USA (2009)
  5.  M. M. Wilde: " Quantum information theory", Cambridge Univ. Press, Cambridge UK (2017)
  6.  L. Martina, G. Soliani:"  A brief review on quantum computing and the Shor's factoring algorithm", Aracne Editrice, Roma (2006)
  7.  P. Ruggiero: Entanglement and correlations in one-dimensional quantum many-body systems (SISSA, Trieste, 2019)
  8.  https://quantiki.org
  9.  https://qiskit.org
  10.  https://physicsworld.com/c/quantum/

Semester
Second Semester (dal 27/02/2023 al 09/06/2023)

Exam type
Optional

Type of assessment
Oral - Final grade

Course timetable
https://easyroom.unisalento.it/Orario

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