FYS5419 – Kvanteberegninger og kvantemaskinlæring

Kvanteberegning er skjæringspunktet mellom informasjonsteknologi, matematikk og kvantefysikk, og benytter fenomener innen kvantemekanikk til å uføre beregninger som klassiske datamaskiner ikke kan utføre.

Kvantedatamaskiner er raskere enn klassiske datamaskiner og tilbyr betydelig høyere hastighet for mange naturvitenskapelige problem, fra kryptringsalgoritmer til kvantemekaniske beregninger.

I dette emnet får du presentert hvordan algoritmer innen kvanteberegning kan bli brukt til å studere kvantemekaniske systemer, og hvordan de kan bli brukt til å løse problemer innen maskinlæring. Vi utforsker sentrale begreper innen kvanteberegning, slik som superposisjon, interferens og sammenfiltring, samt å sette opp kvanteporter og konstruere kvantekretser. I tillegg vil vi diskutere nedbryting av kvanteporter, optimering av store kvantekretser og hvordan studere algoritmer innen kvantemaskinlæring. Emnet tar også for seg hvordan man kjører disse algoritmene både på klassiske og kvantedatamaskiner.

Etter å ha fullført emnet kan du:

• bruke algoritmer innen kvanteberegning til utvalgte kvantemekaniske mangepartikkel-systemer.
• beskrive forskjellene mellom beregninger i klassiske og kvantemekaniske mange-partikkelsystemer.
• skille potensielle mål for utføring av kvante- versus klassiske algoritmer.
• implementere og sette opp kvantekretser for studier av kvantemekaniske systemer.
• kjøre algoritmer på eksisterende kvantedatamaskiner.
• forstå rollen for støy innen kvanteberegning.
• implementere sentrale maskinlæringsalgoritmer på kvantedatamaskiner.
• studere både klassiske og kvantemekaniske datasett.

Studenter tatt opp til andre masterprogrammer kan, etter søknad, få adgang til emnet hvis dette er klarert med eget program.

Dersom du ikke allerede har studieplass ved UiO, kan du søke om opptak til våre studieprogrammer, eller søke om å bli enkeltemnestudent.

Kapasitet: 20 studenter

Gode matematikk-kunnskaper er nødvendig.

Andre anbefalte emner:

• FYS3110 – Kvantemekanikk
• FYS4480 – Kvantemekanikk for mangepartikkel systemer
• FYS-STK4155 – Anvendt dataanalyse og maskinlæring
• MAT3420 – Kvanteberegning

• To timer forelesning per uke

Emnet har to prosjekter som legger grunnlaget for endelig karakter

• To prosjekter (maks. 10 sider per prosjekt) som blir evaluert og hver teller 50 % av endelig karakter. Prosjektene leveres i Inspera. Endelig bokstavkarakter baseres på de to prosjektene.

Ved oppgaveskriving må du gjøre deg kjent med reglene for kildebruk og referanser. Ved brudd på reglene kan du bli mistenkt for forsøk på fusk.

Som eksamensforsøk i dette emnet eller også forsøk i følgende tilsvarende emner: FYS9419 – Kvanteberegninger og kvantemaskinlæring