Hjem
Utdanning
Masteremne

Kvanteinformasjon, kvanteberekning og kvantekryptografi

Studiepoeng, omfang

10

Studienivå (studiesyklus)

Bachelor/Master/ph.d.

Fulltid/deltid

Fulltid

Undervisningssemester

Vår

Mål og innhald

Mål:

Emnet handlar om kvanteinformasjonsteori og korleis å anvende denne teorien innan kvanteberekning og kvantekryptografi (både i samband med kvantesikre primitiv og kvanteangreps skenario). Om det blir nok tid kan det bli ein veldig kort dekking av potensialet som kvanteberekning har for å brukast innan maskinlæring. Emnet vil dekke følgjande grunnleggjande tema (sannsynsteori, vektorrom og lineær algebra vil òg bli dekka om det er naudsynt).

Innhald:

  • Postulat om kvantemekanikk (Hilbert, unitær og stokastisk dynamic (en. unitary and stochastic dynamics), tettleiksoperatorar (en. density operators)
  • Kvantesamanfiltring og klassifisering, ikkje-lokalitet, Bell ulikskap, Tsilerson grensa (en. Tsirelson's bound)
  • Kvantemålingsteori (en. Quantum Measurement Theory) (POVM også bortover)
  • Ikkje-kloning teoremet, tett koding (en. dense coding), teleportering
  • Klassisk entropi og kvanteentropi og kanalkapasitet (en. channel capacity), avstandsmål (en. distance measure), gjengivelse (en. fidelity)
  • Kvantealgoritmar: Shor, Grover, MBQC, også bortover
  • Kvantekryptografi - kvantenøkkel distribusjon (en. Quantum Key Distribution (QKD)), kvanteprotokollar, min-entropi, personvernforsterking (en. privacy amplification), eining-uavhengig kvantekryptografi, trygge kvantekanalar, gitter-basert (en. Lattice-baced) kryptosystem
  • Kvantegraf tilstandar (en. Quantum Graph States), topologisk kvanteberekning (en. Topological Quantum Computation)
  • Ymse noverande fysiske implementasjonar av kvantedatamaskinar
  • Kvantemaskinlæring

Læringsutbyte

Studenten skal ved avslutta emne ha følgjande læringsutbyte definert i kunnskapar, ferdigheiter og generell kompetanse:

Kunnskapar

Studenten

  • Forstår kvanteinformasjonsteori, kvanteberekning, kvantekryptografi og relaterte emne.
  • Forstår tettleiksoperatorer, kvantemekanism superposisjon (en. quantum superposition), forvikling (en. Entanglement), ikkje-lokalitet, teleportering
  • Forstår kvantekanalar, kvantealgoritmar, målingsteori (en. measurement theory), Bell ulikskapar, ikkje-kloning teorem
  • Har kjennskap til kvantegraf tilstandar, topologisk kvanteberekning
  • Er kjent med nokre toppmoderne fysiske implementasjonar
  • Forstår konsept som er under utvikling med hensyn til kvantemaskinlæring.

Ferdigheiter

Studenten

  • Er i stand til å nytte han eller hennar kunnskap om kvanteinformasjonsteori, berekning og kryptografi på nye og viktige problem.
  • Har ekspertise innan kvantemekanikk med særleg vekt lagt på kvanteberekning og kvantekryptografi.
  • Evnar å vurdere post-kvante kryptoskjema (en. crypto schemes) frå eit kvantesynspunkt (en. quantum viewpoint).
  • Evnar å vurdere og forstå nye utviklingar innan kvanteberekning.

Generell kompetanse

Studenten

  • Kan utføre sjølvstendig forsking innan kvanteinformasjon, kvanteberekning og kvantekryptografi.
  • Evnar å formidle dei grunnleggjande tinga frå emnet til andre.

Krav til forkunnskapar

Ingen

Tilrådde forkunnskapar

Kjennskap til diskret matematikk, statistikk, teoretisk fysikk, kvantemekanikk vil vere nyttig, men ikkje essensielt for å følgje emnet.

Krav til studierett

For oppstart på emnet er det krav om ein studierett knytt til Det matematisk-naturvitskaplege fakultet https://www.uib.no/matnat/52646/opptak-ved-mn-fakultetet

Arbeids- og undervisningsformer

Førelesingar kvar veke, nettside for emnet med mange lenkar til emne som er relevante og interessante som går utover pensumet. Innleveringar. Gruppetimar vil vanlegvis vere førelesingar. Alle førelesingar vil innehalde spørsmål-og-svar delar, og samhandling er oppfordra.

Obligatorisk undervisningsaktivitet

Både obligatoriske og valfrie innleveringar, samt tilrådd lesing/studie som går utover pensum.

Vurderingsformer

3 timar skriftleg skuleeksamen.

Hjelpemiddel til eksamen

Enkel kalkulator tillatt, i samsvar med modeller angitt i fakultetets regler

Karakterskala

Ved sensur vert karakterskalaen A-F nytta.

Vurderingssemester

Det er ordinær eksamen kvart semester. I semesteret utan undervisning er eksamen tidleg i semesteret.

Litteraturliste

Litteraturlista vil vere klar innan 01.06. for haustsemesteret og 01.12. for vårsemesteret.

Emneevaluering

Studentane skal evaluere undervisninga i tråd med UiB og instituttet sitt kvalitetssikringssystem

Programansvarleg

Programstyret har ansvar for fagleg innhald og oppbygging av studiet og for kvaliteten på studieprogrammet og alle emna der.

Emneansvarleg

Emneansvarleg og administrativ kontaktperson finn du på Mitt UiB, kontakt eventuelt studierettleiar

Administrativt ansvarleg

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet v/ Institutt for informatikk har det administrative ansvaret for emnet og studieprogrammet.

Kontakt

Kontaktinformasjon

Studierettleiar kan kontaktast her:

studierettleiar

Tlf 55 58 42 00

Eksamensinformasjon

  • Klokkeslett for oppstart av skoleeksamen kan endre seg fra kl 09.00 til 15.00 eller vice versa inntil 14 dager før eksamen. Eksamenslokale publiseres 14 dager før eksamen. Kandidatene finner sin egen romplassering på Studentweb 3 dager før eksamen.

  • Vurderingsordning: Skriftleg skuleeksamen

    Trekkfrist
    10.09.2019