Ateneo - UPO

The course provides an introduction to the theoretical ground and
experimental techniques in quantum computation.

M.A. Nielsen, I.L. Chuang, "Quantum computation and quantum
information", CUP (2000);
J. Preskill, Lecture Notes for Phys. 229, Quantum information and
computation, http://theory.caltech.edu/~preskill/ph219/;
Lecture notes

Acquisition of basic theoretical knowledge and experimental techniques
for quantum computation.

Linear algebra and calculus, introductory physics.

Frontal lessons, take home exercises, practice in quantum programming
with online quantum computers (IBM Q-experience)

Lecture notes will be available on the site of the course

Oral exam. Exercises in the classroom.

1. Introduction. Complex numbers, Taylor's formula, Euler's formula.
Matrices and their operations.
2. Recap of linear algebra: vector spaces, linear operators, scalar
product. The basic rules of quantum mechanics.
3. Quantum bits, Bloch sphere, multiple qubits, single qubit gates and

Programma
esteso/Content

1. Introduzione. Numeri complessi, formula di Taylor, formula di Eulero.
Matrici e loro operazioni.
2. Ripasso sintetico di algebra lineare: spazi vettoriali, operatori, prodotto
scalare. Le regole di base della Meccanica Quantistica.
3. Quantum bits, sfera di Bloch, qubits multipli, porte a singolo qubit e
porte a qubits multipli.
4. Circuiti quantistici. Stati intrecciati. Algoritmi quantistici. Cenni alla
teoria dell' informazione quantistica.
5. Crittografia quantistica. Teletrasporto.
6. Algoritmo di Deutsch-Josza. Trasformata di Fourier Quantistica.
Algoritmo di Shor
per la fattorizzazione di numeri interi. Algoritmo di Grover per la
ricerca in un database.

Risultati di
apprendimento
attesi/Intended
learning objectives

Acquisizione dei principi di base della computazione quantistica, e
capacità di applicarli alla programmazione di calcolatori quantistici.

Obiettivi per lo sviluppo sostenibile

Codice Descrizione

multiple qubit gates.
4. Quantum circuits. Entangled states. Quantum algorithms. Notions of
quantum information.
5. Quantum cryptography. Quantum teleportation.
6. Deutsch-Josza algorithm. Quantum Fourier Transform. Shor's algorithm
for factorization. Grover's algorithm
for searching non structured databases.

Understanding of the basic principles of quantum computation, and
ability to apply them in programming quantum computers.