Datos Identificativos 2023/24
Asignatura (*) Métodos Numéricos en Computación Cuántica Código 614551025
Titulación
Máster Universitario en Ciencia e Tecnoloxías de Información Cuántica
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Mestrado Oficial 2º cuadrimestre
Primeiro Optativa 3
Idioma
Castelán
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Matemáticas
Coordinación
Vazquez Cendon, Carlos
Correo electrónico
carlos.vazquez.cendon@udc.es
Profesorado
Vazquez Cendon, Carlos
Correo electrónico
carlos.vazquez.cendon@udc.es
Web http://n9.cl/ikre8
Descrición xeral A aplicación da Computación Cuántica a problemas de simulación numérica de procesos e produtos é moi prometedora, aínda que na actualidade é necesario o avance da tecnoloxía da computación cuántica para abordar a complexidade dos problemas que xorden en aplicacións reais en diferentes disciplinas. Por outra banda, os beneficios da computación cuántica requiren moitas veces un redeseño dos métodos numéricos clásicos, ou a construción de novos métodos, para que sexan eficientes. Nesta materia farase unha introdución aos algoritmos cuánticos relacionados con diferentes problemas que resolven os métodos numéricos, como os relacionados con funcións dunha variable, aproximacións en cálculo numérico matricial, optimización numérica e simulación. Ademais de explicar os problemas abordados polos métodos numéricos e algúns algoritmos que se empregan en Computación Cuántica para resolvelos, realizarase a implementación práctica destes algoritmos.

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.
A14 CON_14 Ter coñecemento de conxuntos de problemas nos que a computación cuántica na súa fase actual de desenvolvemento pode ofrecer unha vantaxe sobre a computación clásica: química, bioloxía, optimización, loxística, finanzas, etc.
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
Coñecer o estado da arte do uso da computación cuántica para desenvolver métodos numéricos AP4
AP14
BP1
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP7
CP8
Coñecer os algoritmos cuánticos relacionados con funcións dunha variable, cálculo numérico matricial, métodos numéricos de optimización e simulación numérica e estocástica. AP4
AP14
BP1
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP7
CP8
Saber programar métodos numéricos en simuladores informáticos cuánticos AP4
AP14
BP1
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP7
CP8

Contidos
Temas Subtemas
1. Introdución aos métodos numéricos en computación cuántica
2. Métodos numéricos cuánticos en funcións dunha variable
3. Algoritmos cuánticos para cálculo numérico matricial
4. Algoritmos cuánticos de métodos numéricos de optimización
5. Algoritmos cuánticos para simulación numérica e estocástica

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B13 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 11 0 11
Prácticas a través de TIC A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B13 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 4 10 14
Estudo de casos A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B13 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 2 8 10
Solución de problemas A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 4 10 14
Traballos tutelados A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 0 20 20
 
Atención personalizada 6 0 6
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Sesión maxistral Exposición na aula dos contidos da materia
Prácticas a través de TIC Programación e uso de simuladores para resolver exemplos
Estudo de casos Presentación de casos de uso que propoñen algoritmos cuánticos para diferentes métodos numéricos
Solución de problemas Ofrécense ao alumno problemas para resolver individualmente ou en grupo
Traballos tutelados Os alumnos reciben traballos para preparar individualmente ou en grupo, que son supervisados ??cunha atención personalizada cando sexa necesario

Atención personalizada
Metodoloxías
Traballos tutelados
Descrición
Realízase un seguimento do traballo supervisado, dando orientacións e recomendacións para o seu desenvolvemento

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
Solución de problemas A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 Proponse problemas de maior ou menor complexidade para realizarse individualmente ou en grupo, que poden implicar o manexo de simuladores. O alumno entregará un documento coa súa resolución 50
Traballos tutelados A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 Proponse traballos supervisados ??para realizarse individualmente ou en grupo, segundo a complexidade. O alumno deberá entregar un breve informe sobre o traballo realizado e facer unha breve exposición oral sobre o mesmo, respondendo ás preguntas do profesor 50
 
Observacións avaliación

Fontes de información
Bibliografía básica Gómez, A., Leitao Rodriguez, A., Manzano, A., Nogueiras, M., Ordoñez, G., Vázquez, C. (2022). A survey on quantum computational finance for derivatives pricing and VaR. Archives of Computational Methods in Engineering, 29, 4137–4163.
Hadfield, S.A. (2018). Quantum algorithms for scientific computing and approximmate optimization. PhD Thesis, Columbia University
García-Ripoll, J.J. (2021). Quantum-inspired algorithms for multivariate analysis: from interpolation to partial differential equations. Quantum 5, 431

Bibliografía complementaria


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
Ferramentas da Computación Cuántica/614551006
Arquitecturas da Computación Cuántica/614551022
Programación e Implementación de Algoritmos Cuánticos/614551007
Computación Cuántica e Computación de Altas Prestacións/614551009
Introdución á Computación Cuántica/614551004

Materias que se recomenda cursar simultaneamente
Computación Cuántica e Aprendizaxe Máquina/614551008
Sistemas Cuánticos Baseados en Regras/614551029

Materias que continúan o temario
Traballo Fin de Máster/614551033
Aplicacións Prácticas da Computación Cuántica/614551010

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