Datos Identificativos 2023/24
Asignatura (*) Arquitecturas de la Computación Cuántica Código 614551022
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 Ciencias da Computación e Tecnoloxías da Información
Coordinador/a
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
Descripción general 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 del título
Código Competencias del título
A4 CON_04: Tener conocimientos de computación cuántica, algoritmia, circuitos, su programación en diferentes lenguajes y plataformas accesibles.
A16 CON_16: Tener c onocimiento de arquitecturas de ordenadores cuánticos, diferentes plataformas y “full stack”.
B1 HD01 Analizar y descomponer un concepto complejo, examinar cada parte y observar cómo encajan entre sí
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.
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
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

Contenidos
Tema Subtema
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
Metodologías / pruebas Competéncias Horas presenciales Horas no presenciales / trabajo autónomo Horas totales
Sesión magistral 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
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Sesión magistral 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
Metodologías
Descripción

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

Evaluación
Metodologías Competéncias Descripción Calificación
Sesión magistral 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
 
Observaciones evaluación
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.

Fuentes de información
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.

Complementária 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.


Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente
Mecánica Cuántica I/614551001
Mecánica Cuántica II/614551002
Fundamentos de Información Cuántica/614551003
Fundamentos de Comunicaciones Cuánticas/614551005
Introducción a la Computación Cuántica/614551004

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente
Herramientas de la Computación Cuántica/614551006
Computación Cuántica y Aprendizaje Máquina/614551008
Programación e Implementación de Algoritmos Cuánticos/614551007

Asignaturas que continúan el temario
Aplicaciones Prácticas de la Computación Cuántica/614551010
Métodos Numéricos en Computación Cuántica/614551025
Computación Cuántica y Computación de Altas Prestaciones/614551009
Códigos de Corrección de Errores/614551013
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