Datos Identificativos 2023/24
Asignatura (*) Computación Cuántica Código 610G04035
Titulación
Grao en Nanociencia e Nanotecnoloxía
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Grao 1º cuadrimestre
Cuarto Optativa 4.5
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
Chobanova , Veronika Georgieva
Moret Bonillo, Vicente
Correo electrónico
v.chobanova@udc.es
vicente.moret@udc.es
Web http://ciencias.udc.es/es/grado-en-nanociencia-y-nanotecnologia
Descrición xeral Este curso pretende transmitir ao alumnado os conceptos fundamentais da Computación Cuántica, o formalismo matemático necesario para traballar con qubits, as vantaxes informáticas e computacionais da superposición cuántica e do enredo cuántico, e definir un marco que contemple a evolución dos sistemas.deterministas clásicos ata chegar a sistemas cuánticos, pasando por sistemas tipicamente probabilísticos. Unha vez establecido este marco, analizaranse conceptualmente algúns dos algoritmos cuánticos máis relevantes.

Competencias do título
Código Competencias do título
A1 CE1 - Comprender los conceptos, principios, teorías y hechos fundamentales relacionados con la Nanociencia y Nanotecnología.
A2 CE2 - Aplicar los conceptos, principios, teorías y hechos fundamentales relacionados con la Nanociencia y Nanotecnología a la resolución de problemas de naturaleza cuantitativa o cualitativa.
A3 CE3 - Reconocer y analizar problemas físicos, químicos, matemáticos, biológicos en el ámbito de la Nanociencia y Nanotecnología, así como plantear respuestas o trabajos adecuados para su resolución, incluyendo el uso de fuentes bibliográficas.
A7 CE7 - Interpretar los datos obtenidos mediante medidas experimentales y simulaciones, incluyendo el uso de herramientas informáticas, identificar su significado y relacionarlos con las teorías químicas, físicas o biológicas apropiadas.
A9 CE9 - Evaluar correctamente los riesgos sanitarios y de impacto ambiental asociados a la Nanociencia y la Nanotecnología.
A10 CE10 - Comprender la legislación en el ámbito del conocimiento y la aplicación de la Nanociencia y Nanotecnología. Aplicar principios éticos en este marco.
B1 CB1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio
B2 CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
B3 CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética
B4 CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
B5 CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía
B6 CG1 - Aprender a aprender
B7 CG2 - Resolver problemas de forma efectiva.
B8 CG3 - Aplicar un pensamiento crítico, lógico y creativo.
B9 CG4 - Trabajar de forma autónoma con iniciativa.
B10 CG5 - Trabajar de forma colaborativa.
B11 CG6 - Comportarse con ética y responsabilidad social como ciudadano/a y como profesional.
B12 CG7 - Comunicarse de manera efectiva en un entorno de trabajo.
C1 CT1 - Expresarse correctamente, tanto de forma oral coma escrita, en las lenguas oficiales de la comunidad autónoma
C2 CT2 - Dominar la expresión y la comprensión de forma oral y escrita de un idioma extranjero
C3 CT3 - 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 CT4 - Desarrollarse para el ejercicio de una ciudadanía respetuosa con la cultura democrática, los derechos humanos y la perspectiva de género
C5 CT5 - Entender la importancia de la cultura emprendedora y conocer los medios al alcance de las personas emprendedoras
C7 CT7 - 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 CT8 - Valorar la importancia que tiene la investigación, la innovación y el desarrollo tecnológico en el avance socioeconómico y cultural de la sociedad
C9 CT9 - Tener la capacidad de gestionar tiempos y recursos: desarrollar planes, priorizar actividades, identificar las críticas, establecer plazos y cumplirlos

Resultados de aprendizaxe
Resultados de aprendizaxe Competencias do título
Comprender a necesidade da computación cuántica en nanociencia e nanotecnoloxía. A1
A2
A3
A7
A9
A10
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B10
B11
B12
C1
C2
C3
C4
C5
C7
C8
C9
Coñecer os conceptos fundamentais da computación cuántica. A1
A2
A3
A7
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B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
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B9
B10
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B12
C1
C2
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C9
Comprender, aprender a construír e xestionar sistemas de qubits. A1
A2
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B9
B10
B11
B12
C1
C2
C3
C4
C5
C7
C8
C9
Coñecer o funcionamento dos ordenadores cuánticos. A1
A2
A3
A7
A9
A10
B1
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B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B10
B11
B12
C1
C2
C3
C4
C5
C7
C8
C9
Aprender a deseñar algoritmos cuánticos. A1
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B8
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B10
B11
B12
C1
C2
C3
C4
C5
C7
C8
C9

Contidos
Temas Subtemas
Introducción
Antecedentes históricos
Contexto de la computación cuántica
Reflexiones preliminares
Fundamentos Matemáticos
Números complejos
Espacios vectoriales
Espacios de Hilbert
Computación Reversible
Operadores lógicos
Operaciones lógicas reversibles
Diseño del ordenador reversible
La Unidad Cuántica de Información
Descripción formal del qubit
Superposición de estados
Principio de no-clonación
Sistemas de qubits
Bases canónicas
Producto tensorial de estados
Operaciones en serie y en paralelo
Operaciones y Circuitos Cuánticos
Matrices unitarias
Operaciones unitarias
Circuitos cuánticos
Diseño del Ordenador Cuántico
Operadores de aniquilación
Operadores de creación
El Hamiltoniano de la computación cuántica
Algoritmos Cuánticos
Algoritmo de Deutsch
Algoritmo de Simon
Teletransporte cuántico
Consideraciones finales Análisis de contenidos
Síntesis de resultados
Discusión y conclusiones

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral A1 A2 A3 A7 A9 A10 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 C1 C2 C3 C4 C5 C7 C8 C9 15 60 75
Prácticas a través de TIC A1 A2 A3 A7 A9 A10 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B12 C1 C2 C3 C4 C5 C7 C8 C9 23 11.5 34.5
 
Atención personalizada 3 0 3
 
*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
Prácticas a través de TIC
Descrición
Resolución por parte dos profesores da materia, das dúbidas e cuestións expostas polos estudantes.
Supervisión e asistencia na realización das prácticas expostas.
Segundo calendario e materia xa tratada, realizaranse seminarios interactivos.
Resolución en lousa de supostos prácticos con problemas reais fomentando a interdisciplinariedad.
É tradición nesta materia a realización en equipo de traballos tutelados.
Casos especiais, minusvalías, tempo parcial, terán tratamento adaptado.

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
Sesión maxistral A1 A2 A3 A7 A9 A10 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 C1 C2 C3 C4 C5 C7 C8 C9 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 A1 A2 A3 A7 A9 A10 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B12 C1 C2 C3 C4 C5 C7 C8 C9 Evaluación de prácticas individuales.
Evaluación de prácticas realizadas en equipo.
50
 
Observacións avaliación

Non se establece ningunha nota de corte, ni en Teoría ni en
Prácticas. Nota_Final = 0.5 x (Nota_Teoría + Nota_Prácticas). Para aprobar la asignatura, a Nota_Final ten que ser mayor o igual a 5.00 puntos.

A realización fraudulenta de probas e/ou actividades implicará directamente
a cualificación de suspenso ("0") na materia na
convocatoria correspondente, invalidando calquera cualificación obtida en
tódalas actividades de cara á seguinte oportunidade, de existir, dentro do
mesmo curso académico.


Fontes de información
Bibliografía básica Vicente Moret Bonillo (2017). Adventures in Computer Science. Springer
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


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
Física na Nanoescala/610G04041
Nanociencia e Nanotecnoloxía Computacional/610G04034
Métodos Numéricos e Estatísticos/610G04013
Fundamentos de Cuántica/610G04015
Fundamentos de Matemáticas/610G04001
Mecánica e Ondas/610G04002
Fundamentos de Informática/610G04010

Materias que se recomenda cursar simultaneamente

Materias que continúan o temario

Observacións

Fomentarase o desenvolvemento dunha cidadanía crítica, aberta e respectuosa coa diversidade na nosa sociedade, salientando a igualdade de dereitos do alumnado sen discriminación por cuestión de xénero ou condición sexual. Empregarase unha linguaxe inclusiva no material e no desenvolvemento das sesións.Traballarase para identificar e modificar prexuizos e actitudes sexistas e influirase na contorna para modificalos e fomentar valores de respecto e igualdade.

 

Para axudar a conseguir unha contorna inmediata sustentable e cumprir co punto 6 da "Declaración Ambiental da Facultade de Ciencias (2020)", os traballos documentais que se realicen nesta materia podrán solicitarse en formato virtual e soporte informático. 



(*)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