Irakasgaiaren azalpena eta testuingurua

Este curso optativo ofrece al estudiante contenido avanzado sobre computación cuántica, extendiendo el temario ofrecido en la asignatura obligatoria quantum Information and quantum computing. En particular se abordarán temas actuales en desarrollo de protocolos de computación cuántica como la eliminación de la decoherencia presente en todo plataforma, el desarrollo de algoritmos cuánticos (quantum Fourier transform, Shor algorithm) y también protocolos de comunicación cuántica como el quantum key distribution (QKD). Finalmente se abordarán temáticas sobre metrología cuántica desde un punto de vista teórico.

Irakasgaia ikastean lortuko diren emaitzak

Ezagutzak edo edukiak:

RCO1. Ikaslea mundu kuantikoaren oinarriak azaltzeko gai izango da, oinarrizko mailan zein maila teknikoan.

RCO2. Ikasleak mekanika kuantikoari buruzko oinarrizko literatura ezagutuko du eta ikerketari lotutako artikuluei probetxu aterako die.

RCO3. Ikaslea gai izango da fisika kuantikoko ikerketaren testuinguruan ideia eta aplikazio originalak garatzen hasteko.

RCO4. Ikaslea gai izango da banaka ikertzeko, modu argi eta egituratuan laburbiltzeko eta aurkezteko master programa honen esparruan landutako mekanika kuantikoaren jakintza arloekin lotutako gai konplexuak.

RCO5. Ikaslea gai izango da ikuskatuta berak sortutako lan bat idazteko eta defendatzeko, inpaktu handiko datu baseetan indexatutako aldizkarietan argitaratzeko eskatzen diren kalitate estandarrak betetzeko.

RCO6. Ikaslea gai izango da zientzia eta teknologia kuantikoaren esparruan berrikuntza eta transferentzia teknologikoko aukerak identifikatzeko.

RCO7. Ikaslea gai izango da oinarrizko literatura ezagutzeko eta Informazioaren eta Konputazio Kuantikoaren arloan arazo estandarrak ebazteko.

RCO12. Ikaslea gai izango da mekanika kuantikoak Teknologia Kuantikoen arloan dituen aplikazioen oinarrizko literatura ezagutzeko.





Gaitasunak:

RC1. Ikasleak ideien garapenean eta/edo aplikazioan originalak izateko oinarri edo aukera ematen duten ezagutzak izan eta ulertuko ditu, askotan ikerketaren testuinguruan.

RC2. Ikasleak eskuratutako ezagutzak eta arazoak ebazteko gaitasuna aplikatzeko gai izango da, inguru berrietan edo oso ezagunak ez diren arloetan, bere ikerketa arloarekin lotutako testuinguru zabalagoetan (edo diziplina anitzeko testuinguruetan).

RC3. Ikasleak ezagutzak integratzeko eta informazio osatugabe edo mugatutik abiatuta iritziak formulatzeko konplexutasunari aurre egiteko gai izango da, informazio horrek bere ezagutzen eta iritzien aplikazioari lotutako erantzukizun sozial eta etikoei buruzko gogoetak barne hartzen baditu.

RC4. Ikaslea gai izango da bere ondorioak eta ezagutzak eta horien arrazoiak azaltzeko publiko espezializatuari eta espezializatu gabeko publikoaren, argi eta anbiguetaterik gabe.

RC5. Ikasleak neurri handi batean autozuzenduta edo modu autonomoan ikasten jarraitzea ahalbidetuko duten ikaskuntza gaitasunak izango ditu.



Trebetasunak:



RHE1. Ikasleak iturri bibliografikoetan bilatzeko tresnak erabiltzen jakingo du.

RHE2. Ikasleak ikerketa artikuluak irakurtzeko eta bere lanera gehitzeko gaitasun kritikoa izango du.

RHE3. Ikaslea hitzkuntza ofizialetako batean eta ingelesez berak egindako lan bat idazteko eta aurkezteko gai izango da.

RHE4. Ikasleak argi eta eraginkortasunez kontzeptu eta emaitza zientifikoak helarazteko gaitasuna izango du, publiko espezializatuari zein espezializatu gabeko publikoari, aurkezpen eta argitalpenen bidez.

RHE5. Ikasleak gaitasuna izango du modu autonomoan ikasteko eta aurrerapen zientifiko eta teknologikoen inguruan eguneratuta egoteko.





RHT1. Ikasleak mekanika kuantikoaren oinarrizko printzipioak ulertu eta aplikatuko ditu, zientzia kuantikoko oinarrizko ikerketaren esparruko arazoak aztertu eta ebazteko.

RHT2. Ikasleak mekanika kuantikoaren oinarrizko printzipioak ulertu eta aplikatuko ditu, teknologia kuantikoaren ikerketaren esparruko arazoak aztertu eta ebazteko.

RHT3. Ikaslea probetxuz sartu ahal izango da oinarrizko ikerketa proiektu batean edo ikerketa proiektu aplikatu batean, eta alderdi kuantikoak eta diziplina anitzeko inguruneetan arazoak ebazteko alderdiak aplikatzeko.

RHT5. Ikaslea gai izango da fisika kuantikoan oinarritutako aplikazio teknologikoak lortzeko tresna eta teknika egokiak ebaluatzeko eta hautatzeko.

RHT6. Ikaslea gai izango da teknologia kuantikoak garatzera bideratutako enpresa batean integratzeko, eta horren ikerketan eta garapenean aurrera egiten eta mekanika kuantikoaren printzipioetan oinarritutako estrategia berriak ezartzen lagutzeko.

Irakasgai-zerrenda

Advanced quantum computing: Simple proof of universality in quantum circuit model, Equivalent quantum computations, Divincenzo¿s criteria, Physical Realizations.



Fighting with decoherence: Decoherence free subspace, Dynamical decoupling, Quantum error correction code (QECC).



Quantum algorithms: Quantum Fourier transformation, Quantum phase estimation, Shor¿s Algorithm, Quantum Simulations, Grover algorithm, Self-protected algorithms.



Quantum Communication: Quantum cryptography, One-time Pad, Quantum money, BB84 protocol, Ekert protocol (E91), the role of entanglement, QKD protocols using continuous-variable systems, Quantum random-number generation, Quantum secret sharing



Quantum Entanglement: EPR paradox, Bell inequalities, Separability, Entanglement, Entanglement criteria such as Partial transposition, entanglement witnesses, entanglement measures, experiments



Quantum sensing, and quantum metrology: Quantum parameter estimation, Bayesan vs. frequentist approach, Quantum Cramer Rao bound,

Quantum Fisher information and related quantities, the use of quantum entanglement for metrology, spin-squeezing, experiments

Bibliografia

Oinarrizko bibliografia

M. A. Nielsen and I. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, ¿Cambridge University Press, 2010.

J. Preskill, The Physics of Quantum Information, arXiv:2208.08064

I. Bengtsson and K. Zyczkowski, Geometry of Quantum States, An Introduction to Quantum Entanglement, Cambridge University Press, 2009.

R. Horodecki, P. Horodecki, M. Horodecki, and K. Horodecki, Quantum entanglement, Rev. Mod. Phys. 81, 865 (2009).

Aldizkariak

List of relevant journal references provided by the lecturers.