Hoppa till huvudinnehållet
Till KTH:s startsida Till KTH:s startsida

DD2366 Öppna kvantsystem 7,5 hp

Administrera Om kursen

Vår värld är på mikroskopisk nivå kvantmekanisk, men vi själva på vår nivå upplever den som klassisk. Nästan all teknologi har tills helt nyligen kunnat förstås klassiskt, åtminstone på ett intuitivt plan och i sina användningsområden. Anledningen är att de fundamentala kvantmekaniska egenskaperna renhet och snärjning (på engelska, ”purity” och ”entanglement”) så lätt försvinner när ett system växelverkar med andra system. Så är det i det i alla flesta fall i byggda system. Under senaste decennierna har det icke desto mindre gjorts stora framsteg på att hålla kvantsystem isolerade från omgivningen och att manipulera dem utifrån utan att förstöra kvanttillståndens kvantnatur. För vissa specifika problem har specialbyggda kvantdatorer med storleksordningen 50-100 kvantbitar antagligen visat sig kunna slå klassiska datorer (området är under snabb utveckling och framstegen måste alltså i nuläget beskrivas med brasklappen ”antagligen”). Kursen Öppna kvantsystem syftar till att lära ut den teori som utvecklats för att beskriva ett kvantsystem som växelverkar med en omgivning, och vilka konsekvenser denna teori har för nuvarande och framtida kvantteknologier, framför allt kvantberäkningsteknologier. Kursen är orienterad mot studenter med bakgrund i datalogi och/eller elektroteknik.

Välj termin och kursomgång

Välj termin och kursomgång för att se aktuell information och mer om kursen, såsom kursplan, studieperiod och anmälningsinformation.

Kursval

Gäller för kursomgång

HT 2024 oquant24 programstuderande

Anmälningskod

50296

Rubriker med innehåll från kursplan DD2366 (HT 2024–) är markerade med en asterisk ( )

Innehåll och lärandemål

Kursinnehåll

Grundläggande kvantmekanik: Hilbertrum, observabler, Hermitska operatorer, Schrödingerrepresentationen, Heisenbergrepresentationen, växelverkansrepresentationen, Schrödingerekvationen, mätproblemet, snärjning, Einsteins spöklika avståndsverkan.

Kvantinformationsbehandling: lokala operationer och klassisk kommunikation, kvantnyckeldistribution, olika kvantberäkningsinfrastrukturer.

Öppna kvantsystems dynamik i allmänhet. Partiella täthetsmatrisers tidsutveckling. Kraus-operatorer.

Kvant-Markovprocesser. Lindbladekvationen och Lindbladoperatorer.

Dekoherens och dissipation. Kvalitetsmått.

Allmän dynamik för öppna kvantsystem: Feynman-Vernon-funktionalen.

Verkliga felkällor i kvantberäkningskomponenter. Aharonov-Kitaev-Nisan-modellen för felspridning.

Jaynes-Cumming.modellen och spinn-boson-modellen.

Simuleringstekniker för öppna kvantsystem med minne.

Lärandemål

Efter godkänd kurs ska studenten kunna

  • använda grundläggande teoretiska och numeriska metoder för att beskriva kvantsystem växelverkande med en omgivning
  • redogöra för hur prestanda och begränsningar av kvantinformationssystem och komponenter beror på egenskaperoch störning från en kvantmekanisk omgivning.
  • utvärdera och formge kvantinformationskomponenter

i syfte att

  • på ett självständigt och vetenskapligt underbyggt sätt kunna förstå och uppskatta omgivningens inflytande på främst kvantinformationsbearbetningssystem, men också på kvantteknologi mer allmänt
  • kunna bedöma vad som är möjligt och inte möjligt att göra med en given kvantberäkningsplattform.

Kurslitteratur och förberedelser

Särskild behörighet

Kunskaper och färdigheter i programmering, 6 hp, motsvarande slutförd kurs DD1337/DD1310-DD1319/DD1321/DD1331/DD100N/ID1018/DD2325.

Kunskaper i algebra och geometri, 7,5 hp, motsvarande slutförd kurs SF1624/SF1672.

Kunskaper i envariabelanalys, 7,5 hp, motsvarande slutförd kurs SF1625/SF1673.

Kunskaper i flervariabelanalys, 7,5 hp, motsvarande slutförd kurs SF1624/SF1674/SF1686.

Aktivt deltagande i kursomgång vars slutexamination ännu inte är Ladokrapporterad jämställs med slutförd kurs. Den som är registrerad anses vara aktivt deltagande. Med slutexamination avses både ordinarie examination och det första omexaminationstillfället.

Rekommenderade förkunskaper

Ingen information tillagd

Utrustning

Ingen information tillagd

Kurslitteratur

Ingen information tillagd

Examination och slutförande

När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.

Betygsskala

A, B, C, D, E, FX, F

Examination

  • TEN1 - Skriftlig tentamen, 7,5 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Betyg A examineras med en muntlig tentamen.

Möjlighet till komplettering

Ingen information tillagd

Möjlighet till plussning

Ingen information tillagd

Examinator

Profile picture Erik Aurell

Etiskt förhållningssätt

  • Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
  • Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
  • Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.

Ytterligare information

Kursrum i Canvas

Registrerade studenter hittar information för genomförande av kursen i kursrummet i Canvas. En länk till kursrummet finns under fliken Studier i Personliga menyn vid kursstart.

Ges av

EECS/Datavetenskap

Huvudområde

Datalogi och datateknik

Utbildningsnivå

Avancerad nivå

Påbyggnad

Ingen information tillagd

Kontaktperson

Erik Aurell, e-post: eaurell@kth.se

Övergångsbestämmelser

HEM1 ersätts av TEN1.