«Основы квантовой физики и квантовой информатики»
Запись на курс
«Основы квантовой физики и квантовой информатики»
Курс «Основы квантовой физики и квантовой информатики» посвящен знакомству с базовыми основами квантовой физики, которые иллюстрируются простейшими примерами из области квантовой информатики. Его цель – дать слушателям, интересующимся квантовыми технологиями, фундаментальную основу для последующего изучения систем квантовой связи и квантовых вычислений.
Модуль 1 (неделя 1). Введение.
- Урок 1. Что общего между квантовой физикой и криптографией?
- Урок 2. Зачем понадобилась квантовая физика?
- Урок 3. От поляризации фотона к квантовому распределению ключа.
Модуль 2 (неделя 2). Свойства локализованного фотона
- Урок 4. Однофотонный волновой пакет
- Урок 5. Соотношения неопределенностей для одного фотона.
Модуль 3 (неделя 3). Квантовые состояния и гильбертово пространство
- Урок 6. Вектора состояний.
- Урок 7. Ортонормированный базис
- Урок 8. Пример: поляризационные состояния фотона
Модуль 4 (неделя 4). Операторы, описывающие процессы.
- Урок 9. Линейные операторы и их свойства.
- Урок 10. Эволюция квантового состояния.
Проекторы Модуль 5 (неделя 5). Операторы, описывающие измерения
- Урок 11. Наблюдаемые и операторы
- Урок 12. Пример: измерение поляризации фотона.
Модуль 6 (неделя 6). Соотношение неопределенностей.
- Урок 13. Какие наблюдаемые можно одновременно точно измерить?
- Урок 14. Соотношение неопределенностей Гейзенберга
Модуль 7 (неделя 7). Непрерывные переменные.
- Урок 15. Волновая функция.
- Урок 16. Операторы координаты и импульса.
Модуль 8 (неделя 8). Динамика квантовых систем. Картина Шредингера.
- Урок 17. Зависимость наблюдаемых от времени. Уравнение Шредингера.
- Урок 18. Пример: динамика свободной одномерной частицы
Модуль 9 (неделя 9). Динамика квантовых систем. Картина Гейзенберга
- Урок 19. Уравнение Гейзенберга
- Урок 20. Пример: динамика свободной одномерной частицы и частицы в потенциале
Модуль 10 (неделя 10). Модель гармонического осциллятора (ГО)
- Урок 21. Гамильтониан, обобщенные переменные, минимальная энергия ГО.
- Урок 22. Энергетические уровни ГО и их волновые функции.
Модуль 11 (неделя 11). Основы квантовой оптики
- Урок 23. Квадратуры электромагнитных волн. Фотоны
- Урок 24. Когерентные состояния света
Урок 25. Квантовое описание светоделителя
- Модуль 12 (неделя 12). Динамика двухуровневой системы
- Урок 26. Осцилляции Раби.
Модуль 13 (неделя 13). Составные системы: перепутанные и смешанные состояния.
- Урок 27. Перепутанность на примере поляризационных состояний фотонов.
- Урок 28. Смешанные состояния, теорема о запрете копирования
Модуль 14 (неделя 14). Неравенства Белла.
- Урок 29. Принцип детерминизма. Формулировка неравенста Белла для классических систем.
- Урок 30. Неклассические корреляции: нарушение неравенств Белла.
30 последовательных видеоуроков, сгруппированных по 14 модулям. После каждого урока предусмотрены тестовые задания и задания для самостоятельной работы.
Курс рассчитан на 14 недель (по одному модулю в неделю), недельная учебная нагрузка 8 часов
Данный курс рекомендуется всем слушателям, обучающимся по направлениям 10.03.01 Информационная безопасность, 10.04.01 Информационная безопасность, 10.05.01 Компьютерная безопасность, 10.05.03 Информационная безопасность автоматизированных систем.
Для успешного прохождения курса необходимы знания в области общей физики, линейной алгебры, теории вероятностей, математической статистики, а также желательно изучение предшествующего курса «Основы квантовой физики и квантовой информатики».
После освоения курса студенты будут:
- знать основные законы квантовой физики;
- уметь их применять для решения простейших задач;
- понимать устройство физических моделей, связанных с задачами квантовой информатики.