Datos Identificativos 2023/24
Asignatura (*) Programación e Implementación de Algoritmos Cuánticos Código 614551007
Titulación
Máster Universitario en Ciencia e Tecnoloxías de Información Cuántica
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Mestrado Oficial 1º cuadrimestre
Primeiro Optativa 3
Idioma
Castelán
Galego
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Enxeñaría de Computadores
Coordinación
Andrade Canosa, Diego
Correo electrónico
diego.andrade@udc.es
Profesorado
Andrade Canosa, Diego
Correo electrónico
diego.andrade@udc.es
Web http://https://quantummastergalicia.es
Descrición xeral O propósito dos computadores cuánticos é aproveitar as propiedades cuánticas dos qubits e poder executar algoritmos cuánticos que utilizan a superposición e o entrelazamiento para ofrecer unha capacidade de procesamiento moito maior que os algoritmos clásicos. É importante indicar que o verdadeiro cambio de paradigma non consiste en facer o mesmo que fan as computadoras dixitais ou clásicas, senón que os algoritmos cuánticos permiten realizar certas operacións dunha maneira totalmente diferente que en moitos casos resulta ser máis eficiente, é dicir, en moito menos tempo ou utilizando moitos menos recursos computacionales. Esta materia presenta unha serie de algoritmos cuánticos que proporcionan vantaxes computacionales sobre os mellores algoritmos clásicos equivalentes. Aínda que algún destes algoritmos non teñen unha aplicación práctica directa ou a súa implementación é inviable nos computadores cuánticos actuais, son un claro exemplo das posibilidades que a computación cuántica ofrece para tratar problemas irresolubles clasicamente.

Este curso está deseñado para que os estudantes aprendan no laboratorio aspectos relevantes da programación cuántica de algoritmos vistos anteriormente

Competencias do título
Código Competencias do título
A3 CON_03 Coñecer as bases físicas que permiten codificar e procesar a información. Comprensión das novas regras que a Mecánica Cuántica impón para o seu procesamento.
A4 CON_04 Ter coñecementos de computación cuántica, algoritmos, circuítos, a súa programación en diferentes linguaxes e plataformas accesibles.
B1 HD01 Analiza e desglosa un concepto complexo, examina cada parte e mira como encaixan
B2 HD02 Clasifica e identifica tipos ou grupos, mostrando como cada categoría é diferente das outras
B3 HD03 Comparar e contrastar e sinalar semellanzas e diferenzas entre dous ou máis temas ou conceptos
B6 HD11 Elaborar con precisión as preguntas relevantes para un problema concreto
B8 HD13 Improvisar solucións dun xeito innovador para resolver un problema
B12 HD23 Comuníquese utilizando as normas esperadas para o medio elixido.
B13 HD24 Participar activamente na actividade presencial na aula.
B14 HD31 Asignar recursos e responsabilidades para que todos os membros dun equipo poidan traballar de forma óptima
B16 HD33 Establecer obxectivos para que o grupo analice a situación, decida que resultado se desexa e estableza claramente un obxectivo alcanzable.
C1 C1. Expresarse correctamente, tanto de forma oral como escrita, nas linguas oficiais da comunidade autónoma.
C2 C2. Dominar a expresión e a comprensión de forma oral e escrita dun idioma estranxeiro.
C3 C3. Utilizar as ferramentas básicas das tecnoloxías da información e as comunicacións (TIC) necesarias para o exercicio da súa profesión e para a aprendizaxe ao longo da súa vida.
C4 C4. Desenvolverse para o exercicio dunha cidadanía respectuosa coa cultura democrática, os dereitos humanos e a perspectiva de xénero.
C5 C5. Entender a importancia da cultura emprendedora e coñecer os medios ao alcance das persoas emprendedoras.
C6 C6. Adquirir habilidades para a vida e hábitos, rutinas e estilos de vida saudables.
C7 C7. Desenvolver a capacidade de traballar en equipos interdisciplinares ou transdisciplinares, para ofrecer propostas que contribúan a un desenvolvemento sostible ambiental, económico, político e social.
C8 C8. Valorar a importancia que ten a investigación, a innovación e o desenvolvemento tecnolóxico no avance socioeconómico e cultural da sociedade.

Resultados de aprendizaxe
Resultados de aprendizaxe Competencias do título
Coñecer as bases físicas que permiten codificar e procesar información. Comprensión das novas regras que impón a Mecánica Cuántica para o seu procesado. AP3
AP4
BP1
BP2
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP5
CP6
CP7
CP8
Ter coñecementos de computación cuántica, algoritmia, circuítos, a súa programación en diferentes linguaxes e plataformas accesibles. AP3
AP4
BP1
BP2
BP3
CP1
CP2
CP3
CP4
CP5
CP6
CP7
CP8

Contidos
Temas Subtemas
1- Introdución aos algoritmos cuánticos "clasicos"
.
2- Paralelismo cuántico
.
3- Oráculos cuánticos
.
4- Algoritmos cuánticos "clasicos":
a. Algoritmos de Deutsch e Deutsch-Jozsa
b. Algoritmo de Bernstein-Vazirani
c. Algoritmo de periodicidade de Simon
5- Algoritmo de procura de Grover: amplificación de amplitude
.
6- Transformada Cuántica de Fourier
.
7- Algoritmo Cuántico de Estimación de Fase
.
8- Algoritmo de factorización de Shor
.

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Prácticas de laboratorio A3 A4 B1 B2 B3 B6 B8 B12 B13 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 10 30 40
Traballos tutelados A3 A4 B1 B2 B3 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 3 6 9
Proba práctica B1 B2 3 0 3
Proba obxectiva A3 A4 B1 B2 B3 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 3 0 3
Sesión maxistral A3 A4 5 15 20
 
Atención personalizada 0 0
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Prácticas de laboratorio Resolución dos exercicios e problemas propostos, posta en común de dúbidas. Darase protagonismo ao alumnado para que presente os seus resultados.
Traballos tutelados Nelas atenderase de forma personalizada ao alumnado para proporcionarlle orientación e resolver as súas dúbidas
Proba práctica Proba de carácter práctico realizada na aula
Proba obxectiva Proba de carácter obxectivo realizada na aula
Sesión maxistral Nelas explicaranse os contidos programados e responderanse as dúbidas que xurdan. Proporanse exercicios e problemas que os estudantes deberán resolver no seu tempo de traballo propio.

Atención personalizada
Metodoloxías
Prácticas de laboratorio
Descrición
O alumnado recibirá aseoramento durante a realización das súas prácticas de laboratorio por parte do profesorado.

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
Proba práctica B1 B2 Asistencia e participación ás clases expositivas e interactivas, entrega de exercicios e problemas resoltos, exposición voluntaria de resultados 60
Proba obxectiva A3 A4 B1 B2 B3 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 Exames e/ou tests parciais e/ou finais 40
 
Observacións avaliación

Fontes de información
Bibliografía básica

Básica:
- Notas de Clase
- Varios autores, Qiskit textbook: Quantum protocols and quantum algorithms, Dispoñible online en: https://qiskit.org/learn/course/quantum-protocols-and-quantum-algorithms/


Bibliografía complementaria

- Thomas G. Wong. Introduction to Classical and Quantum Computing, capítulo 7, Rooted Grove, 2022
- Noson S. Yanofsky e Mirco A. Mannucci. Quantum computing for computer scientists, capítulo 6, Cambridge University Press, 2008.
- M.A. Nielsen and I.L. Chuang: Quantum Computation and Quantum Information, capítulos 4-6, Cambridge, 2010.


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
Ferramentas da Computación Cuántica/614551006

Materias que se recomenda cursar simultaneamente
Aplicacións Prácticas da Computación Cuántica/614551010

Materias que continúan o temario
Computación Cuántica e Aprendizaxe Máquina/614551008
Computación Cuántica e Computación de Altas Prestacións/614551009

Observacións


(*)A Guía docente é o documento onde se visualiza a proposta académica da UDC. Este documento é público e non se pode modificar, salvo casos excepcionais baixo a revisión do órgano competente dacordo coa normativa vixente que establece o proceso de elaboración de guías