Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET
Insegnamento
OPTICAL AND QUANTUM COMMUNICATIONS
INP9087863, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2019/20

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET (Ord. 2019)
IN2371, ordinamento 2019/20, A.A. 2019/20
N0
porta questa
pagina con te
Curriculum TELECOMMUNICATIONS [001PD]
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese OPTICAL AND QUANTUM COMMUNICATIONS
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
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 ROBERTO CORVAJA ING-INF/03

Mutuante
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
INP9087863 OPTICAL AND QUANTUM COMMUNICATIONS ROBERTO CORVAJA IN2371

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria delle telecomunicazioni ING-INF/03 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Syllabus
Prerequisiti: Comunicazioni digitali: conoscenze di base e capacita' di analisi di un sistema di comunicazioni digitali, in termini di probabilita' d'errore.
Spazi vettoriali.
Calcolo probabilistico e teria dei processi aleatori.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Comunicazioni ottiche
L'obiettivo generale è quello di acquisire le competenze per analizzare le prestazioni e progettare il collegamento, per sistemi di comunicazione ottica classica.
In dettaglio vengono acquisite le conoscenze:
- conoscere i parametri di una fibra ottica
- conoscere le caratteristiche delle sorgenti: laser e LED
- individuare i blocchi costitutivi di un sistema di comunicazioni ottiche
- caratterizzare i segnali digitali nel sistema di trasmissione ottico in particolare il rumore shot
- conoscere le sorgenti di rumore e le loro proprietà
- caratterizzare la statistica del conteggio di fotoni in sistemi con fotodiodi e amplificatori ottici
- calcolare la probabilità d'errore
- conoscere i principi di funzionamento dei sistemi di trasmissione coerente
Le abilità da acquisire sono:
- Caratterizzare la fibra ottica, individuando i principali parametri e la loro influenza sul sistema di comunicazione
- Analizzare le prestazioni di un sistema di comunicazioni in fibra ottica, considerando le diverse fonti di rumore.
- Caratterizzare il rumore shot e il rumore di eccesso nei fotorivelatori e negli amplificatori ottici.
- Effettuare un'analisi del collegamento ottico in termini di probabilità d'errore
- Progettare un collegamento ottico
- Analizzare le prestazioni di sistemi di trasmissione coerenti

Comunicazioni quantistiche
L'obiettivo generale e' quello di capire i principi dei sistemi di comunicazione quantistici, in particolarte con stati coerenti.
In dettaglio le conoscenze da acquisire sono:
- Conoscere la notazione di Dirac e gli spazi di Hilbert con le nozioni di: operatori, scomposizione spettrale, proiettori
- Conoscere i postulati della meccanica quantistica
- Conoscere la teoria della misura quantisitca
- Caraterizare e modellare un sistema di comunicazioni quantistiche
- Conoscere la teoria per la determinazione e l'ottimizzazione della probabilità d'errore.
- Conoscere gli stati coerenti
- Confrontare le prestazioni di un sistema di comunicazioni classiche e quantistiche
Le abilità da acquisire sono:
- Utilizzare la notazione di Dirac e gli strumenti matematici di base sugli spazi di Hilbert: operatori, scomposizione spettrale, proeittori
- Applicare i principi della meccanica quantistica legati alla teoria della misura quantisitca
- Saper modellare un sistema di comunicazioni quantistiche
- Calcolare le prestazioni di un sistema di comunicazioni quantistiche in termini di probabilita' d'errore.
- Saper utilizzare gli stati coerenti
- Utilizzare gli strumenti matematici della teoria della misura quantisitica per calcolare la probabilitaà d'errore e per confrontare le prestazioni ottenibili con un sistema di comunicazioni classiche e quantistiche con stati coerenti
Modalita' di esame: Esame scritto alla fine del corso. Possibile prova intermedia in itinere. Progetto facoltativo di risoluzione di casi di studio con Matlab.
Criteri di valutazione: La valutazione delle conoscenze viene verificata proponendo esercizi che mostrino la capacita' di progetto e di analisi, con un peso di circa 60% per le comunicazioni classiche in fibra ottica e 40% relativo alla conoscenza degli strumenti matematici per l'analisi dei sistemi comunicazioni quantistiche.
Una parte della valutazione (fino al 30%) e' associata a un progetto facoltativo da sviluppare in Matlab (o Python o altri linguaggi di programmazione).
Contenuti: 1. Sistema di comunicazioni ottiche
2. Caratteristiche della fibra ottica
3. Impulsi nel collegamento ottico
4. Processi di Poisson e rumore shot
5. Probabilità d'errore
6. Amplificazione ottica
7. Trasmissione ottica coerente
8. Richiami dei princi della meccanica quantistica
9. Spazi di Hilbert: operatori e proiettori, scomposizione spettrale
10. Misure quantistiche e ottimizzazione delle misure
11. Teoria della decisione quantistica e applicazione alle comunicazioni quantistiche
12. Stati coerenti
13. Sistemi di telecomunicazioni quantistiche con stati coerenti
14. Applicazioni di Q-TLC
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Materiale aggiuntivo ai testi di riferimento sul sito Moodle del corso
Testi di riferimento:
  • Gerd Keiser, Optical Fiber Communications. --: McGraw-Hill Education, 2014. Cerca nel catalogo
  • Gianfranco Cariolaro, Quantum communications. --: Springer, 2015. Cerca nel catalogo
  • S. C. Gupta, Textbook on optical fiber communication and its applications. --: PHI Learning Pvt. Ltd., 2012. Cerca nel catalogo
  • Ivan Kaminow, Tingye Li, Alan E . Willner, Optical Fiber Telecommunications (Sixth Edition). --: Elsevier, 2013. ISBN: 978-0-12-396960-6 Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Problem based learning
  • Case study
  • Problem solving
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

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

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Uguaglianza di genere Industria, innovazione e infrastrutture Ridurre le disuguaglianze