آموزش مبانی محاسبات و کامپیوترهای کوانتومی

در سال‌های اخیر کامپیوترهای کوانتومی به عنوان رقیب محاسباتی کامپیوترهای کلاسیک از رونق بسیاری برخوردار شده‌اند چرا که به‌نوعی غیرممکن‌ها در رایانش را برای ما ممکن کرده‌اند و ورود مباحث نظری به آزمایشگاه باعث شده ... ادامه

ارائه دهنده:  مکتب‌خونه  مکتب‌خونه
 100% (41 رای)
سطح: مقدماتی
 پلاس
  
زمان مورد نیاز برای گذارندن دوره:  8 ساعت
مجموع محتوای آموزشی:  8 ساعت ویدئو
 (قابل دانلود می‌باشد)

آنچه در این دوره می‌آموزیم:

 آشنایی با محاسبات و کامپیوتر و فناوری کوانتومی از مبانی کوانتومی تا سخت افزار

 دید کافی و گسترده نسبت به موضوعات تخصصی در فناوری‌های کوانتومی

 توانایی ادامه مسیر به صورت مستقل

 آشنایی با کامپیوتر کوانتومی ابررسانا

پیش‌نیاز‌ها

این دوره به نحوی تهیه و تدوین شده است که مباحث آن به ساده‌ترین شکل ممکن بیان شوند و مخاطبان دوره بتوانند به‌سادگی متوجه موضوعات مطرح شده شوند. به همین جهت برای شرکت در این دوره هیچ پیش‌نیاز به خصوصی وجود ندارد و افراد با هر سطحی از آگاهی و تحصیلات می‌توانند از مباحث این دوره نهایت استفاده را داشته باشند.

سرفصل‌های دوره آموزش مبانی محاسبات و کامپیوترهای کوانتومی

مبانی کوانتومی

در این فصل مبانی مکانیک کوانتومی در سطحی که برای این دوره نیاز است برای افرادی که با مکانیک کوانتومی آشنایی ندارند آورده شده است تا در ادامه‌ی دوره مشکلی با مفاهیم ابتدایی نداشته باشند. برای چنین افرادی این فصل از اهمیت دوچندانی برخوردار است چرا که تمام محاسبات کوانتومی بر پایه‌ی مفاهیمی چیده شده است که در این فصل بیان می‌شوند. همچنین این فصل برای دانشجویان فیزیک از جهت دوره و مرور نیاز می‌تواند مفید باشد.

  مقدمه
"15:18  
  مفاهیم درهم‌تنیدگی و برهم نهی
"09:34  
  حالت و نمادگذاری کت و برا
"10:00  
  ضرب داخلی دو بردار حالت
"07:22  
  اندازه‌گیری حالت‌های کوانتومی
"11:17  
  ضرب تانسوری و سیستم‌های مرکب
"08:16  
  ضرب خارجی و عملگرها - بخش اول
"10:50  
  ماتریس‌های پائولی
"07:38  
  عملگرها - بخش دوم
"06:53  
  روابط جابجاگری
"07:19  
  کره‌ی بلاخ
"11:42  
  حالت‌های ضربی و درهم‌تنیده
"08:59  
  حالت‌های بل
"05:06  
  ماتریس چگالی و سیستم‌های آمیخته
"14:19  
محاسبات کوانتومی

در این فصل از مکانیک کوانتومی برای سیستم‌های دو ترازه استفاده می‌کنیم تا با آنها محاسبات انجام دهیم. همچنین مانند محاسبات کلاسیک گیت‌ها و دروازه‌های منطقی کوانتومی را یاد می‌گیریم که پایه‌ی الگوریتم‌های کوانتومی را شکل می‌دهند. همچنین در جلسه‌ای از این فصل درباره‌ی تفاوت‌های شبیه سازهای کوانتومی و رایانه‌های کوانتومی به اختصار بحث خواهیم کرد.

  لایه‌های محاسبات کوانتومی
"06:32  
  معیارهای دی‌وینچنزو
"07:11  
  قضیه کپی ممنوع (کپی ناممکن)
"05:54  
  پایه علامت (پایه هادامارد)
"07:41  
  شبیه ساز و رایانش کوانتومی
"06:09  
  گیت‌های کوانتومی تک کیوبیتی
"12:44  
  گیت‌های کوانتومی چند کیوبیتی
"12:06  
  بازگشت پذیری گیت‌های کوانتومی
"09:56  
  فرابرد کوانتومی
"24:26  
الگوریتم‌های کوانتومی

 در این فصل الگوریتم‌هایی که بر پایه‌ی قوانین کوانتومی کار می‌کنند مانند الگوریتم‌های دویچ-جوشا، و برنشتاین-وزیرانی، و سیمون، و الگوریتم‌های کاربردی مانند الگوریتم شور و گروور را می‌آموزیم تا تفاوت کارکرد کامپیوترهای کوانتومی و کلاسیک به چشم ما روشن شود و برتری محاسبات کوانتومی نسبت به کلاسیک را ببینیم.

  الگوریتم دویچ-جوشا - بخش اول
"12:13  
  الگوریتم دویچ-جوشا - بخش دوم
"20:20  
  الگوریتم برنشتاین-وزیرانی
"10:28  
  الگوریتم سیمون
"08:08  
  تبدیل فوریه کوانتومی
"11:10  
  رمزنگاری کلاسیک RSA
"13:51  
  الگوریتم شور
"14:10  
  الگوریتم جستجوی گروور
"21:04  
برنامه‌نویسی کوانتومی

 برای برنامه‌نویسی کامپیوترهای کوانتومی از زبان‌هایی متفاوت از زبان‌های برنامه‌نویسی معمول استفاده می‌شود که اگرچه این زبان‌ها بر پایه‌ی زبان پایتون توسعه داده شده‌اند؛ اما یادگیری آنها نیاز به تفکر و منطق کوانتومی دارد. در این فصل یک نمونه از این زبان‌ها را به‌اختصار خواهیم دید تا با محیط کار و لازمه‌های این حوزه تخصصی کمی درگیر شویم و منبعی برای یادگیری بیشتر این زبان استاندارد در برنامه‌نویسی کوانتومی به شما معرفی خواهد شد. همچنین می‌توانید با این زبان علاوه بر شبیه‌سازی برنامه‌های کوانتومی روی کامپیوترهای کلاسیک، این برنامه‌ها را روی کامپیوتر کوانتومی واقعی شرکت IBM نیز اجرا کنید که آموزش آن در منبعی که به شما معرفی می‌شود به طور کامل آمده است.

  برنامه‌نویسی کوانتومی و QISKIT
"13:41  
  یک برنامه مثال با QISKIT
"14:31  
  شبیه سازی الگوریتم BV
"05:26  
توزیع کلید کوانتومی

این حوزه تخصصی ممکن است گاهی در ذیل الگوریتم‌های کوانتومی دیده شود؛ اما از این جهت که این حوزه به‌خودی‌خود گسترده و مفصل است و پیگیری آن نیاز به تمرکزی ویژه‌ی این موضوع دارد، تصمیم گرفتیم فصلی خاص برای توزیع کلید کوانتومی اختصاص دهیم و در آن بیشتر به لازمه‌های تخصص در این حوزه بپردازیم.

  توزیع کلید کوانتومی با پروتکل BB84
"16:40  
سخت افزار ابررسانا و تصحیح خطای کوانتومی

 این فصل به‌گونه‌ای طراحی شده است که هم نمونه‌ای واقعی از سخت‌افزار کوانتومی را به شما نشان دهد و هم برای افرادی غیر از دانشجویان فیزیک نیز مفید باشد و از فرمول‌های پیچیده در آن پرهیز شده است به‌گونه‌ای که با مفاهیم بیان شده شما با کلیت کارکرد یک نمونه سخت‌افزار کوانتومی و واقعی آشنا خواهید شد.
 در همین فصل درباره‌ی تصحیح خطای کوانتومی خواهیم آموخت.

  محدوده کوانتومی
"12:02  
  نوسانگر هماهنگ کوانتومی
"08:05  
  ابررسانایی و پیوند جوزفسون
"12:56  
  انواع طراحی کیوبیت‌های ابررسانا
"12:26  
  تصحیح خطای کوانتومی
"19:33  
  ادامه مسیر و مطالعه‌ی بیشتر
"08:51  

درباره دوره

در سال‌های اخیر کامپیوترهای کوانتومی به عنوان رقیب محاسباتی کامپیوترهای کلاسیک از رونق بسیاری برخوردار شده‌اند چرا که به‌نوعی غیرممکن‌ها در رایانش را برای ما ممکن کرده‌اند و ورود مباحث نظری به آزمایشگاه باعث شده است تا توجه‌ها به سمت این فناوری جلب گردد. رایانه‌های کوانتومی با استفاده از قوانین کوانتومی توان پردازشی چند میلیون یا میلیارد برابری نسبت به کامپیوترهای کلاسیک به ما می‌دهند. همچنین دیگر حوزه‌های فناوری کوانتومی مانند توزیع کلید کوانتومی یا حسگرهای کوانتومی مزیت‌های بی‌شماری نسبت به همنوعان کلاسیکی خود دارند.

 معرفی دوره آموزش مبانی محاسبات و کامپیوترهای کوانتومی

 موارد گفته شده در بالا موجب گردید تا این دوره آموزش محاسبات و فیزیک کوانتم در ۸ ساعت آماده شود تا کمک شایانی به عزیزان علاقه‌مند کند. تلاش شده است که در آن موضوعات گسترده به حد کفایت گنجانده شوند تا افرادی که این دوره را می‌گذرانند با دید بازتری نسبت به تعیین مسیر آینده‌ی خود اقدام کنند به این معنی که به اندازه‌ی ممکن دیگر حوزه‌های فناوری‌های کوانتومی مانند توزیع کلید یا سخت‌افزار کوانتومی علاوه بر رایانش کوانتومی نیز در آن قرار داده شده‌اند.
 گذراندن این دوره به شما این امکان را می‌دهد که ضمن آشنایی با همه‌ی حوزه‌های تخصصی در انتخاب حوزه‌ی تخصصی مناسب خودبینش روشن‌تری داشته باشید.

 این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

 این دوره برای افرادی مناسب است که آشنایی قبلی با این مباحث ندارند یا به‌تازگی وارد این حوزه شده‌اند و قصد دارند دانش خود را نسبت به موضوعات و پیشرفت‌های فناوری روز دنیا به‌اندازه‌ای بالا ببرند. مخاطبین اصلی این دوره افراد زیر هستند: 
. دانشجویان و دانش‌آموختگان فیزیک
. مهندسین برق
. مهندسین کامپیوتر
. دانشجویان و دانش‌آموختگان علوم کامپیوتر
. سایر علاقه‌مندان

 سر فصل‌های این دوره چه هستند؟

 سر فصل‌های این دوره از پایه‌ای‌ترین مباحث فیزیکی آغاز می‌شود و تا حد مفاهیم اولیه و کاربردی پیش می‌رود: 

 مبانی کوانتومی: 

  •  فضای هیلبرت و بردار حالت
  •  ضرب‌های مختلف بردارهای حالت
  •  عملگرها
  •  کره بلاخ
  •  حالت‌های درهم‌تنیده و ضربی

 محاسبات کوانتومی: 

  •  معیارهای دی‌وینچنزو
  •  قضیه کپی ممنوع!
  •  گیت‌های تک کیوبیتی (گیت‌های پائولی، هادامارد و...)
  •  گیت‌های چند کیوبیتی (گیت‌های CX، Toffoli و...)
  •  فرابرد کوانتومی
     

الگوریتم‌های کوانتومی: 

  •  الگوریتم دویچ-جوشا
  •  الگوریتم برنشتاین-وزیرانی
  •  الگوریتم سیمون
  •  رمزنگاری RSA
  •  الگوریتم شور
  •  الگوریتم جستجوی گروور

برنامه‌نویسی کوانتومی: 

مقدمات کار با QISKIT

 توزیع کلید کوانتومی: 

  • پروتکل BB84

 سخت‌افزار کوانتومی: 

  •  کامپیوتر کوانتومی ابررسانا
  •  تصحیح خطای کوانتومی

درباره استاد

maktabkhooneh-teacher پویا تراب زاده کاشی

 پویا تراب زاده کاشی، دانش‌آموخته‌ی کارشناسی فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دانشجوی ارشد فیزیک دانشگاه شریف است. زمینه‌ی پژوهشی ایشان سخت‌افزار کوانتومی ابررسانا و سیستم‌های کوانتومی باز و محاسبات کوانتومی توپولوژیک است.

مشاهده پروفایل و دوره‌‌های استاد

نظرات کاربران  ( نظر)

صفحه 1 از
1402-08-28
دانشجوی دوره
چند جلسه ی اول رو دیدم خوب بود استاد تسلط خوبی داشتن

دوره‌های پیشنهادی

سوالات پرتکرار

پس از سپری شدن زمان دوره، به محتوای دوره دسترسی خواهم داشت؟
بله؛ پس از سپری شدن مدت زمان دوره شما به محتوای دوره دسترسی خواهید داشت و می توانید از ویدئوها، تمارین، پروژه و دیگر محتوای دوره در صورت وجود استفاده کنید ولی امکان تصحیح تمارین توسط پشتیبان و دریافت گواهی نامه برای شما وجود نخواهد داشت.

این دوره برای دانشجویان رشته‌های برق و علوم و مهندسی کامپیوتر و ریاضی و همچنین فیزیک و دیگر علاقه‌مندان طراحی شده است به همین جهت پیگیری تمام جلسات به تمام مخاطبین عزیز پیشنهاد می‌شود.

poster
  
برگزار کننده:  مکتب‌خونه
  
زمان مورد نیاز برای گذارندن دوره:  8 ساعت
مجموع محتوای آموزشی:  8 ساعت ویدئو
 (قابل دانلود می‌باشد)