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 Periodo Curso Tipo Créditos
Máster Oficial 1º cuatrimestre
Primero Optativa 3
Idioma
Castellano
Gallego
Modalidad docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Enxeñaría de Computadores
Coordinador/a
Andrade Canosa, Diego
Correo electrónico
diego.andrade@udc.es
Profesorado
Andrade Canosa, Diego
Correo electrónico
diego.andrade@udc.es
Web http://https://quantummastergalicia.es
Descripción general 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 del título
Código Competencias del título
A3 CON_03: Conocer las bases físicas que permiten codificar y procesar información. Comprensión de las nuevas reglas que impone la Mecánica Cuántica para su procesado.
A4 CON_04: Tener conocimientos de computación cuántica, algoritmia, circuitos, su programación en diferentes lenguajes y plataformas accesibles.
B1 HD01 Analizar y descomponer un concepto complejo, examinar cada parte y observar cómo encajan entre sí
B2 HD02 Clasificar e identificar tipos o grupos, mostrando cómo cada categoría es distinta de las demás
B3 HD03 Comparar y contrastar y señalar las similitudes y diferencias entre dos o más temas o conceptos
B6 HD11 Elaborar de forma precisa las preguntas relevantes a un problema concreto.
B8 HD13 Improvisar soluciones de una manera novedosa para resolver un problema.
B12 HD23 Comunicarse utilizando las normas esperadas para el medio elegido.
B13 HD24 Participar activamente en la actividad presencial en el aula.
B14 HD31 Asignar recursos y responsabilidades de forma que todos los miembros de un equipo puedan trabajar de manera óptima
B16 HD33 Establecer metas para que el grupo analice la situación, decida qué resultado se desea y establezca claramente un objetivo alcanzable
C1 C1. Expresarse correctamente, tanto de forma oral como escrita, en las lenguas oficiales de la comunidad autónoma.
C2 C2. Dominar la expresión y la comprensión de forma oral y escrita de un idioma extranjero.
C3 C3. Utilizar las herramientas básicas de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) necesarias para el ejercicio de su profesión y para el aprendizaje a lo largo de su vida.
C4 C4. Desarrollarse para el ejercicio de una ciudadanía respetuosa con la cultura democrática, los derechos humanos y la perspectiva de género.
C5 C5. Entender la importancia de la cultura emprendedora y conocer los medios al alcance de las personas emprendedoras.
C6 C6. Adquirir habilidades para la vida y hábitos, rutinas y estilos de vida saludables.
C7 C7. Desarrollar la capacidad de trabajar en equipos interdisciplinares o transdisciplinares, para ofrecer propuestas que contribuyan a un desarrollo sostenible ambiental, económico, político y social.
C8 C8. Valorar la importancia que tiene la investigación, la innovación y el desarrollo tecnológico en el avance socioeconómico y cultural de la sociedad.

Resultados de aprendizaje
Resultados de aprendizaje Competencias del título
Conocer las bases físicas que permiten codificar y procesar información. Comprensión de las nuevas reglas que impone la Mecánica Cuántica para su encausado. AP3
AP4
BP1
BP2
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP5
CP6
CP7
CP8
Tener conocimientos de computación cuántica, algoritmia, circuitos, su programación en diferentes lenguajes y plataformas accesibles. AP3
AP4
BP1
BP2
BP3
CP1
CP2
CP3
CP4
CP5
CP6
CP7
CP8

Contenidos
Tema Subtema
1- Introdución a los 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 búsqueda de Grover: amplificación de amplitud
.
6- Transformada Cuántica de Fourier
.
7- Algoritmo Cuántico de Estimación de Fase
.
8- Algoritmo de factorización de Shor
.

Planificación
Metodologías / pruebas Competéncias Horas presenciales Horas no presenciales / trabajo autónomo Horas totales
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
Trabajos tutelados A3 A4 B1 B2 B3 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 3 6 9
Prueba práctica B1 B2 3 0 3
Prueba objetiva A3 A4 B1 B2 B3 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 3 0 3
Sesión magistral A3 A4 5 15 20
 
Atención personalizada 0 0
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Prácticas de laboratorio Resolución de los ejercicios y problemas propuestos, puesta en común de dudas. Se dará protagonismo al alumnado para que presente sus resultados.
Trabajos tutelados En ellas se atenderá de forma personalizada al alumnado para proporcionarle orientación y resolver sus dudas
Prueba práctica Prueba de carácter práctico realizada en el aula
Prueba objetiva Prueba de carácter objetivo realizada en el aula
Sesión magistral En ellas se explicarán los contenidos programados y se responderán a las dudas que surjan. Se propondrán ejercicios y problemas que los estudiantes deberán resolver en su tiempo de trabajo propio.

Atención personalizada
Metodologías
Prácticas de laboratorio
Descripción
El alumnado recibirá aseoramento durante la realización de sus prácticas de laboratorio por parte del profesorado

Evaluación
Metodologías Competéncias Descripción Calificación
Prueba práctica B1 B2 Asistencia y participación a las clases expositivas e interactivas, entrega de ejercicios y problemas resueltos, exposición voluntaria de resultados 60
Prueba objetiva A3 A4 B1 B2 B3 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 Exámenes y/o tests parciales y/o finales 40
 
Observaciones evaluación

Fuentes de información
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/


Complementária

- 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.


Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente
Herramientas de la Computación Cuántica/614551006

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente
Aplicaciones Prácticas de la Computación Cuántica/614551010

Asignaturas que continúan el temario
Computación Cuántica y Aprendizaje Máquina/614551008
Computación Cuántica y Computación de Altas Prestaciones/614551009

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