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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET
Insegnamento
QUANTUM INFORMATION AND COMPUTING - INFORMAZIONE E COMPUTAZIONE QUANTISTICA
INP7080720, A.A. 2017/18

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET
IN2371, ordinamento 2017/18, A.A. 2017/18
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Curriculum PHOTONICS [003PD]
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese QUANTUM INFORMATION AND COMPUTING
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Sito E-Learning https://elearning.dei.unipd.it/course/view.php?idnumber=2017-IN2371-003PD-2017-INP7080720-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile GIUSEPPE VALLONE FIS/03

Mutuazioni
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
INP7080720 QUANTUM INFORMATION AND COMPUTING - INFORMAZIONE E COMPUTAZIONE QUANTISTICA GIUSEPPE VALLONE IN2371

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/03 6.0

Modalità di erogazione
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Organizzazione della didattica
Tipo ore Crediti Ore di
Corso
Ore Studio
Individuale
Turni
LEZIONE 6.0 48 102.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 25/09/2017
Fine attività didattiche 19/01/2018

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
1 A.A. 2017/2018 01/10/2017 15/03/2019 VALLONE GIUSEPPE (Presidente)
VILLORESI PAOLO (Membro Effettivo)
NICOLOSI PIERGIORGIO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Algebra lineare
Conoscenze e abilita' da acquisire: Nozione di qubit e misure quantistiche
Nozione di entanglement e utilizzo nelle disuguaglianze di Bell
Confronto tra informazione classica e quantistica
Conoscenze su applicazioni dell'informazione quantistica come il Dense coding, il Teletrasporto quantistico, la Quantum Key distribution, i Generatori di numeri casuali quantistici e la Metrologia Quantistica
Confronto tra computazione classica e quantistica
Nozione di QFT
Conoscenza di algoritmi quantistici, come l'algoritmo di Shor, il Quantum Database Search, simulazioni Quantistiche
Analisi dati di esperimenti di ottica quantistica
Modalita' di esame: L'esame consiste in una serie di Homework da svolgere in un paio di settimane da parte degli studenti, dalle relazioni delle esperienze di laboratorio e da una prova orale.
Criteri di valutazione: La valutazione dello studente sarà basata sugli homework, sulle relazioni di laboratorio e sulla prova orale.

Gli homework e le relazioni di laboratorio pesano il 30% sul voto finale.

Negli homework si valuterà la capacità di risolvere i problemi legati ai concetti studiati.

Le relazioni di laboratorio verranno valutate sulla capacità di sintesi e di analisi delle esperienze di laboratorio.

Durante l'orale la valutazione si basa sulla comprensione degli argomenti svolti a lezione e sulla capacità di esporli in maniera chiara e esauriente.
Contenuti: PARTE I: concetti generali
- Cos'è il qubit: introduzione alla meccanica quantistica
- Spazi di Hilbert, operatori e proiettori
- Misura quantistica
- Evoluzione temporale, decoerenza
- Entanglement: definizione, generazione e rivelazione
- Tomografia quantistica
- Disuguaglianze di Bell

PARTE II: Informazione Quantistica
- Confronto tra informazione classica e quantistica
- Canali quantistici e teorema del no-cloning
- Dense coding
- Teletrasporto quantistico
- Quantum Key distribution
- Generatori di numeri casuali quantistici
- Metrologia Quantistica

PART III: Computazione quantistica
- Confronto tra computazione classica e quantistica
- dalla FFT alla QFT
- algoritmo di Shor
- Quantum Database Search
- simulazioni Quantistiche
- implementazioni fisiche
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: L'insegnamento avviene mediante lezioni frontali alla lavagna o con slides, in quanto si ritiene che questa modalità di erogazione consenta di mantenere il giusto ritmo e mantenga alta l'attenzione da parte degli studenti, con possibilità di interazione e coinvolgimento.
Alcuni risultati vengono illustrati mediante l'ausilio del calcolatore con visualizzazione su grande schermo.
Inoltre sono previste esercitazioni in classe, sia svolte dagli studenti in classe in gruppi di 2/3 persone, sia dal docente alla lavagna

Sono previsti inoltre homework da svolgere a casa ed esperienze di laboratorio per approfondire e sperimentare alcuni concetti visti a lezione.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Tutti gli argomenti del corso vengono illustrati in aula.
Gli appunti delle lezioni possono essere integrati dai libri di testo.
Sulla piattaforma moodle sarà reso disponibile un elenco degli argomenti trattati lezione per lezione.
Testi di riferimento:
  • Nielsen, Michael A.; Chuang, Isaac L., Quantum computation and quantum informationMichael A. Nielsen and Isaac L. Chuang. Cambridge: Cambridge university press, --.
  • G. Benenti, G. Casati, and G. Strini, Principles of quantum computation and information. New Yersey: World Scientific, 2004. Cerca nel catalogo
  • Preskill, online course. --: --, --. http://www.theory.caltech.edu/~preskill/ph229/#lecture

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Interactive lecturing
  • Working in group
  • Questioning
  • Problem solving
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • Latex
  • Matlab

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Industria, innovazione e infrastrutture