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

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.

3 timar skriftleg skuleeksamen. Resultat på obligatoriske oppgåver kan inngå i sluttkarakteren.

Grunna tiltaka mot spreiing av SARS-CoV-2 er UiB stengd for undervising og gjennomføring av campus-eksamen. Våren 2020 er det følgande endringar i vurdering i emnet:

• Skriftleg eksamen heime i staden for skriftleg skuleeksamen

Studierettleiar kan kontaktast her:

mailto:studieveileder@ii.uib.nostudierettleiar

Tlf 55 58 42 00