Κβαντικοί Υπολογιστές και Αλγόριθμοι

Το μάθημα εισάγει τις βασικές αρχές και τεχνολογίες της κβαντικής πληροφορικής και των κβαντικών υπολογιστών. Οι φοιτητές θα μελετήσουν τα θεμελιώδη φυσικά φαινόμενα της υπέρθεσης, της εμπλοκής (entanglement) και της μέτρησης, τα οποία συνιστούν τη βάση των qubits και της λειτουργίας των κβαντικών υπολογιστών. Θα παρουσιαστούν οι βασικές κβαντικές λογικές πύλες και τα κυκλώματα, καθώς και σημαντικοί κβαντικοί αλγόριθμοι όπως ο αλγόριθμος παραγοντοποίησης του Shor και αλγόριθμοι αναζήτησης (π.χ. Grover).

Ιδιαίτερη έμφαση θα δοθεί σε κβαντικά πρωτόκολλα επικοινωνίας, όπως η κβαντική τηλεμεταφορά και το πρωτόκολλο BB84 για κβαντική κρυπτογραφία. Το μάθημα θα περιλαμβάνει εισαγωγή στη θεωρία πολυπλοκότητας των κβαντικών υπολογισμών, συγκρίνοντάς την με την κλασική θεωρία πολυπλοκότητας.

Στο πρακτικό σκέλος, οι φοιτητές θα εκπαιδευτούν στον προγραμματισμό κβαντικών κυκλωμάτων χρησιμοποιώντας το Qiskit ή άλλο σύγχρονο framework. Τέλος, θα εξεταστούν εφαρμογές των κβαντικών υπολογιστών σε διάφορους τομείς, καθώς και οι θεμελιώδεις περιορισμοί των σημερινών τεχνολογιών.