Datos Identificativos 2023/24
Asignatura (*) Arquitecturas da Computación Cuántica Código 614551022
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 Ciencias da Computación e Tecnoloxías da Información
Coordinación
Moret Bonillo, Vicente
Correo electrónico
vicente.moret@udc.es
Profesorado
Alvarez Estevez, Diego
Moret Bonillo, Vicente
Correo electrónico
diego.alvareze@udc.es
vicente.moret@udc.es
Web http://n9.cl/27996
Descrición xeral Aínda non se resolveu o problema de que hardware sería ideal para a computación cuántica. Neste sentido, definíronse unha serie de condicións que deben cumprir as arquitecturas cuánticas, e que se poden atopar na coñecida lista de Di Vincenzo. Non obstante, en toda arquitectura cuántica débense manter unha serie de restricións, como son as seguintes: o sistema debe poder ser inicializado, é dicir, debe levarse a un estado de arranque coñecido e controlado; tamén debe ser posible manipular os qubits de forma controlada, cun conxunto de operacións que forman un conxunto universal de portas lóxicas (co fin de reproducir calquera outra porta lóxica posible). Do mesmo xeito, o sistema debe manter a súa coherencia cuántica, ademais de poder ler o estado final do sistema, despois do cálculo. Finalmente, o sistema ten que ser escalable: ten que haber unha forma definida de aumentar o número de qubits, para facer fronte a problemas de maior custo computacional.

Competencias do título
Código Competencias do título
A4 CON_04 Ter coñecementos de computación cuántica, algoritmos, circuítos, a súa programación en diferentes linguaxes e plataformas accesibles.
A16 CON_16 Ter coñecementos de arquitecturas de computadores cuánticos, diferentes plataformas e "full stack".
B1 HD01 Analiza e desglosa un concepto complexo, examina cada parte e mira como encaixan
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.
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
Adquirir conocimientos de computación cuántica, algoritmia y circuitos cuánticos. AP4
AP16
BP1
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP7
CP8
Programación en diferentes lenguajes y plataformas accesibles. AP4
AP16
BP1
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP7
CP8
Adquirir conocimientos sobre aspectos de alto nivel en computación cuántica: diseño de máquinas cuánticas, simuladores cuánticos y arquitecturas. AP4
AP16
BP1
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP7
CP8

Contidos
Temas Subtemas
1. INTRODUCCIÓN Antecentes
Contexto
2. REQUISITOS DEL COMPUTADOR CUÁNTICO
Requisitos funcionales
Requisitos no funcionales
Integración de requisitos
3. COMPONENTES Y MÉTODOS
Registros de cómputo
Puertas unitarias
Transiciones de estados
4. ARQUITECTURAS CLÁSICAS
Arquitectura de Benioff
Arquitectura de Kane
Arquitectura de Deutsch
5. EL ORDENADOR CUÁNTICO DE FEYNMAN Operadores de aniquilación
Operadores de creación
El Hamiltoniano de la computación cuántica
Diseño y desempeño del ordenador cuántico
6. CONSIDERACIONES FINALES Análisis crítico
Discusión de aproximaciones
Conclusiones

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral A4 A16 B1 B3 B6 B8 B12 B13 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 10 50 60
Prácticas a través de TIC A4 A16 B1 B3 B6 B8 B12 B13 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 15 0 15
 
Atención personalizada 0 0 0
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Sesión maxistral Explicación en el aula de los contenidos de la materia.
Resolución de problemas y supuestos prácticos.
Realización de seminarios interactivos.
Prácticas a través de TIC Resolución de problemas prácticos en entornos TIC.
Realización en equipo de prácticas de laboratorio con simuladores cuánticos.

Atención personalizada
Metodoloxías
Descrición

Incluye clases teóricas (expositivas e interactivas), debates, resolución de problemas, seminarios, y prácticas de laboratorio en entornos TIC.

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
Sesión maxistral A4 A16 B1 B3 B6 B8 B12 B13 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 Evaluación continua de actividades realizadas individualmente.
Evaluación continua de actividades realizadas en equipo.
Prueba final de desarrollo de cinco preguntas cortas de la materia.
50
Prácticas a través de TIC A4 A16 B1 B3 B6 B8 B12 B13 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 Evaluación de prácticas individuales.
Evaluación de prácticas realizadas en equipo.
50
 
Observacións avaliación
No se establece ninguna nota de corte, ni en Teoría ni en Prácticas.
La nota final se obtendrá a partir de la siguiente ecuación: Nota_Final = 0.5 x (Nota_Teoría + Nota_Prácticas)
Para aprobar la asignatura, se tiene que cumplir que Nota_Final sea mayor o igual a 5.00 puntos.

Fontes de información
Bibliografía básica Richard P. Feynman (2001). Feynman Lectures On Computation. CRC Press
Noson S. Yanofsky, Mirco A. Mannucci (2009). Quantum Computing for Computer Scientists. Cambridge University Press

After presenting the necessary prerequisites, the material is organized to look at different aspects of quantum computing from the specific standpoint of computer science. There are chapters on computer architecture, algorithms, programming languages, theoretical computer science, cryptography, information theory, and hardware. The text has step-by-step examples, more than two hundred exercises with solutions, and programming drills that bring the ideas of quantum computing alive for today's computer science students and researchers.

Bibliografía complementaria Vicente Moret Bonillo (2017). Adventures in Computer Science . Springer

The main focus of this textbook is the basic unit of information and the way in which our understanding of this has evolved over time. In particular the author covers concepts related to information, classical computing, logic, reversible computing, quantum mechanics, quantum computing, thermodynamics and some artificial intelligence and biology, all approached from the viewpoint of computer sciences.


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
Mecánica Cuántica I/614551001
Mecánica Cuántica II/614551002
Fundamentos de Información Cuántica/614551003
Fundamentos de Comunicacións Cuánticas/614551005
Introdución á Computación Cuántica/614551004

Materias que se recomenda cursar simultaneamente
Ferramentas da Computación Cuántica/614551006
Computación Cuántica e Aprendizaxe Máquina/614551008
Programación e Implementación de Algoritmos Cuánticos/614551007

Materias que continúan o temario
Aplicacións Prácticas da Computación Cuántica/614551010
Métodos Numéricos en Computación Cuántica/614551025
Computación Cuántica e Computación de Altas Prestacións/614551009
Códigos de Corrección de Errores/614551013
Sistemas Cuánticos Baseados en Regras/614551029

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