Μοντέλα Κβαντικού και Μοριακού Υπολογισμού (Ε-ΒΥΝ)

Στόχος Μαθήματος

Ο στόχος του μαθήματος είναι να παρουσιάσει τις πλέον υποσχόμενες καινοτόμες τεχνολογίες αιχμής, στις οποίες αναμένεται να βασίζονται οι ισχυρότεροι υπολογιστές του μέλλοντος.

Περιγραφή Μαθήματος

Το μάθημα απευθύνεται σε φοιτήτριες και φοιτητές του τέταρτου έτους σπουδών. Καλύπτει τα εξής θέματα:

• Σύντομη εισαγωγή στα κλασικά μοντέλα υπολογισμού με έμφαση στις Μηχανές Turing.
• Εισαγωγή σε μη συμβατικά μοντέλα υπολογισμού.
• Εισαγωγή στον μοριακό υπολογισμό. Το πείραμα του Adelman. Λύση δύσκολων προβλημάτων μέσω του DNA.
• Εισαγωγή στον κβαντικό υπολογισμό.
• Βασικά στοιχεία κβαντομηχανικής σχετικά με την περιγραφή και τη λειτουργία ενός φυσικού κβαντικού συστήματος. Ο φορμαλισμός του Dirac.
• Οι αλγόριθμοι του Deutsch, των Deutsch–Jozsa, του Simon, του Shor και του Grover.
• Προσομοίωση κβαντικών συστημάτων υπολογισμού.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος «Μοντέλα Κβαντικού και Μοριακού Υπολογισμού» οι προπτυχιακοί φοιτητές είναι σε θέση:

• Να κατανοήσουν σε βάθος τις βασικές αρχές του μη συμβατικού υπολογισμού.
• Να εξοικειωθούν με τη νέα φιλοσοφία που εισάγει στην ανάλυση και σχεδίαση αλγορίθμων ο κβαντικός υπολογισμός.
• Να κατανοήσουν τις αρχές του μοριακού υπολογισμού και τη χρήση τους για την επίλυση δύσκολων υπολογιστικών προβλημάτων.

Να μάθουν καινοτόμους αλγόριθμους, όπως του Adelman, του Shor και του Grover που επιλύουν σημαντικά προβλήματα ταχύτερα από τους αντίστοιχους γνωστούς κλασικούς αλγόριθμους. 

Σύντομη εισαγωγή στα κλασικά υπολογιστικά μοντέλα με έμφαση στις μηχανές Turing. Εισαγωγή σε μη συμβατικά υπολογιστικά μοντέλα. Εισαγωγή στον μοριακό υπολογισμό. Το πείραμα του Adelman. Λύση δύσκολων προβλημάτων μέσω του DNA. Εισαγωγή στον Κβαντικό υπολογισμό. Βασικά στοιχεία κβαντομηχανικής σχετικά με την περιγραφή και τη λειτουργία ενός φυσικού κβαντικού συστήματος. Ο φορμαλισμός του Dirac. Οι αλγόριθμοι των Deutsch–Jozsa, του Simon, του Shor και του Grover. Προσομοίωση κβαντικών συστημάτων υπολογισμού στο Matlab. Ο κβαντικός υπολογιστής D-Wave Advantage™ (μοντέλο κβαντικής ανόπτησης) και ο κβαντικός υπολογιστής IBM Quantum System One™ (κυκλωματικό μοντέλο).

• “Κβαντική Υπολογιστική - Από τη Θεωρία στην Πράξη”, Σάββας Ηλίας, Σαμπάνη Μαρία, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 2022.
• ”Αρχές Κβαντικής Υπολογιστικής”, Μαρμόρκος Ιωάννης, Kάλλιπος, Ανοικτές Ακαδημαϊκές Εκδόσεις, 2024, ΑΘΗΝΑ.
• Κβαντική Υπολογιστική”, Καραφυλλίδης Ιωάννης, Εκδόσεις Ελληνικά Ακαδημαϊκά Ηλεκτρονικά Συγγράμματα και Βοηθήματα - Αποθετήριο "Κάλλιπος", ISBN 978-960-603-002-4, 2015.
  
  

Χρήση ηλεκτρονικών σημειώσεων

Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω της Πλατφόρμας Τηλεκπαίδευσης Ιονίου Πανεπιστημίου (https://opencourses.ionio.gr/courses/DDI197/) 

Γραπτή εξέταση (επίλυση προβλημάτων), 100% τελικής βαθμολογίας.

Οι όροι βαθμολόγησης αναφέρονται ρητά στην ιστοσελίδα του μαθήματος.