Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Иркутский государственный педагогический университет»
Факультет математики, физики и информатики
Утверждено
на заседании совета факультета
математики, физики и информатики
протокол №_____от __________2007 г.
Председатель совета________________
()
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДПП. В.03. Основы квантовых вычислений
Специальность: 050202 Информатика
Квалификация: Учитель информатики
Курс: 5
Семестр: 9
Форма обучения: очная
Количество часов на дисциплину: 102 час.
Количество аудиторных часов: 51 час.; из них:
Лекций: 51 час.
Самостоятельная работа: 51 час.
Итоговый контроль: зачет
I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
I. Место дисциплины
Дисциплина «Основы квантовых вычислений» является дисциплиной, формирующей профессиональное образование в программе подготовки учителя информатики.
2. Цель дисциплины
Цель дисциплины – познакомить студентов с методами, языками и средствами параллельного программирования на вычислительных системах.
3. Задачи дисциплины
Задачи курса – познакомить студентов с методами параллельного программирования на основе MPI.
4. Принципы отбора содержания и организации учебного материала
Учебный материал представлен двумя разделами. В основу отбора материала положена стратегия зависимости материала.
5. Требования к освоению содержания дисциплины
Студент должен получить первоначальное знакомство с моделями параллельного программирования.
Студент должен уметь применять методы распараллеливания при разработке алгоритмов для решения конкретных задач.
Студент должен владеть навыками чтения учебной литературы, техникой параллельного программирования в среде MPI.
6. Виды контроля
Текущий – проводится по каждой учебной единице в форме проверки домашнего задания.
Итоговый – проводится в форме зачета.
7. Планирование содержания дисциплины
№ | Название модуля | Часы аудиторных занятий | Часы самостоятельной работы | Всего часов | |
Лекции | Практ. Занятия | ||||
1. 2. | Классические алгоритмы Квантовые вычисления | 19 32 | 25 26 | 44 58 |
II. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Модуль №1. Классические алгоритмы.
Понятие алгоритма. Машины Тьюринга. Вычислимые функции. Класс NP. Примеры NP-полных задач. Вероятностные машины Тьюринга.
Модуль №2. Квантовые вычисления.
Понятие квантовых вычислений. Пространство состояний. Элементарные преобразования. Квантовые схемы.
Соотношение между классическим и квантовым вычислением. Базисы для квантовых схем. Квантовые вероятности. Понятие измерения.
Квантовая телепортация. Задача о нахождении периода функции. Задача о скрытой подгруппе.
Факторизация. Алгоритм Шора. Поисковый алгоритм Гровера.
Квантовые коды.
Основные понятия
Алгоритм, машина Тьюринга, вычислимая функция, сложность алгоритма, полиномиальные и неполиномиальные алгоритмы, квантовая механика, состояние, пространство состояний, базисы, квантовые схемы, телепортация, плотное кодирование, факторизация, алгоритм Шора, алгоритм Гровера, коды.
III. ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. Тензорное произведение.
2. Гильбертово пространство. Метрика.
3. Операторы в гильбертовом пространстве.
4. Дискретное преобразование Фурье.
5. Преобразование Уолша-Адамара.
Литература.
1. , Фомин теории функций и функционального анализа. М.:Наука, 1976.
2. , , Хрусталев телепортация – обыкновенное чудо? Ижевск, НИЦ «РХД», 2000.
3. Ожигов вычисления. Москва. МГУ, 2003.
Задания для самостоятельной работы.
1. Изучить теоретический материал по указанной литературе.
2. Написать рефераты по темам.
Контроль. Рефераты предъявляются на проверку преподавателю.
IV. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Текущий контроль.
Проводится по каждой учебной единице в форме проверки домашнего задания.
2. Итоговый контроль.
Проводится в форме зачета.
V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Рекомендуемая литература.
а) Основная.
1. Основы квантовых вычислений. // Квантовые компьютеры и квантовые вычисления. 2001, т. т.1–2.
2. Основы квантовых вычислений.// Квантовые компьютеры и квантовые вычисления. 2000.
3. Ожигов вычисления. Москва. МГУ, 2003.
4. Л, Квантовые вычисления:учебное руководство.
4. arXive/e-print/quant-ph (архив работ по квантовым компьютерам и вычислениям).
б) Дополнительная.
1. Холево в квантовую теорию информации. М.:МЦНМО, 2002.
2. , Кокин компьютеры: надежды и реальность. Ижевск, НИЦ «РХД», 2001.
3. Новый ум короля. М.: УРСС, 2003.
2. Электронно-программные средства.
1. Библиотека книг по квантовым вычислениям на электронном носителе (имеется на кафедре математической информатики).
Составитель: доктор физ.-мат. наук, профессор .
Рекомендовано
на заседании кафедры
математической информатики
протокол № ___ от ________________ 200_ г.
Зав. кафедрой __________________________
Утверждено
на заседании УМС факультета
математики, физики и информатики
(протокол № ___ от ___________ 200_ г.)
Председатель УМС___________________
