Datos Identificativos 2023/24
Asignatura (*) Métodos Numéricos en Computación Cuántica Código 614551025
Titulación
Máster Universitario en Ciencia e Tecnoloxías de Información Cuántica
Descriptores Ciclo Periodo Curso Tipo Créditos
Máster Oficial 2º cuatrimestre
Primero Optativa 3
Idioma
Castellano
Modalidad docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Matemáticas
Coordinador/a
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
Descripción general 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 del título
Código Competencias / Resultados del título
A4 CON_04: Tener conocimientos de computación cuántica, algoritmia, circuitos, su programación en diferentes lenguajes y plataformas accesibles.
A14 CON_14: Tener conocimientos de conjuntos de problemas en los que la computación cuántica en su estadio de desarrollo actual puede ofrecer una ventaja sobre la clásica: química, biología, optimización, logística, finanzas, etc.
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 / Resultados del título
Conocer el estado del arte del uso de la computación cuántica para desarrollar métodos numéricos AP4
AP14
BP1
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP7
CP8
Conocer los algoritmos cuánticos relacionados con funciones de una variable, cálculo numérico matricial, métodos numéricos de optimización y simulación numérica y estocástica AP4
AP14
BP1
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP7
CP8
Saber implementar los métodos numéricos en simuladores de ordenadores cuánticos AP4
AP14
BP1
BP3
BP6
BP8
BP12
BP13
BP14
BP16
CP1
CP2
CP3
CP4
CP7
CP8

Contenidos
Tema Subtema
1. Introducción a los Métodos Numéricos en Computación Cuántica
2. Métodos numéricos cuánticos en funciones de una variable
3. Algoritmos cuánticos de cálculo numérico matricial
4. Algoritmos cuánticos de métodos numéricos de optimización
5. Algoritmos cuánticos de simulación numérica y estocástica

Planificación
Metodologías / pruebas Competencias / Resultados Horas lectivas (presenciales y virtuales) Horas trabajo autónomo Horas totales
Sesión magistral 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
Estudio 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
Trabajos tutelados A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 0 20 20
 
Atención personalizada 6 0 6
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Sesión magistral Exposición en el aula de los contenidos de la materia
Prácticas a través de TIC Programación y uso de simuladores para resolver ejemplos
Estudio de casos Presentación de casos de uso que plantean algoritmos cuánticos para diferentes métodos numéricos
Solución de problemas Se plantean al alumno problemas que debe resolver individualmente o en grupo
Trabajos tutelados Se proponen al alumno trabajos para elaborar individualmente o en grupo, de los que se hace seguimiento con atención personalizada cuando sea necesaria

Atención personalizada
Metodologías
Trabajos tutelados
Descripción
Se hace un seguimiento del trabajo tutelado, dando orientaciones y recomendaciones para su desarrollo

Evaluación
Metodologías Competencias / Resultados Descripción Calificación
Solución de problemas A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 Se plantean problemas de mayor o menor complejidad para realizar individualmente o en grupo, que pueden conllevar manejo de simuladores. El estudiante entregará un documento con su resolución. 50
Trabajos tutelados A4 A14 B1 B3 B6 B8 B12 B14 B16 C1 C2 C3 C4 C7 C8 Se plantea trabajos tutelados para realizar individualmente o en grupo, dependiendo de la complejidad. El estudiante debe entregar una breve memoria sobre el trabajo realizado y realizar una breve exposición oral sobre el mismo, respondiendo a las preguntas del profesor. 50
 
Observaciones evaluación

Fuentes de información
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

Complementária


Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente
Herramientas de la Computación Cuántica/614551006
Arquitecturas de la Computación Cuántica/614551022
Programación e Implementación de Algoritmos Cuánticos/614551007
Computación Cuántica y Computación de Altas Prestaciones/614551009
Introducción a la Computación Cuántica/614551004

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente
Computación Cuántica y Aprendizaje Máquina/614551008
Sistemas Cuánticos Basados en Reglas/614551029

Asignaturas que continúan el temario
Trabajo Fin de Máster/614551033
Aplicaciones Prácticas de la Computación Cuántica/614551010

Otros comentarios


(*) La Guía Docente es el documento donde se visualiza la propuesta académica de la UDC. Este documento es público y no se puede modificar, salvo cosas excepcionales bajo la revisión del órgano competente de acuerdo a la normativa vigente que establece el proceso de elaboración de guías