DERS TANITIM BİLGİLERİ


Dersin Adı
Kuantum Hesaplama ve Enformasyon Teorisi
Kodu
Yarıyıl
Teori
(saat/hafta)
Uygulama/Lab
(saat/hafta)
Yerel Kredi
AKTS
PHYS 415
Güz/Bahar
2
2
3
5
Ön-Koşul(lar)
Yok
Dersin Dili
İngilizce
Dersin Türü
Seçmeli
Dersin Düzeyi
Lisans
Dersin Veriliş Şekli -
Dersin Öğretim Yöntem ve Teknikleri
Dersin Koordinatörü
Öğretim Eleman(lar)ı -
Yardımcı(ları)
Dersin Amacı Bu dersin amacı fizik alanında son yıllarda oldukça hızlı gelişen ve çok çalışılan konulardan biri olan kuantum hesaplama ve kuantum enformasyon teorisinin temellerini ve uygulamalarını anlatmaktır.
Öğrenme Çıktıları Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler;
  • Kuantum mekaniğinin temel matematiksel araçlarını giriş düzeyinde kullanabilir seviyeye gelebilecektir.
  • İki seviyeli kuantum sistemleri (kübitler) kavramını ve bu sistemlerin kuantum hesaplama teorisindeki önemini kavrayabilecektir.
  • Kuantum algoritmalarının çalışma prensiplerini ve sağladıkları avantajları tartışabilecektir.
  • Kuantum mekaniğinde gürültü kavramı ve bunun bir sonucu olarak ortaya çıkan eşevresizlik fenomeni hakkında bilgi sahibi olacaktır.
  • Kuantum dolaşıklığı ve daha genel kuantum ilintilerinin kuantum algoritmaları ve kuantum bilgi işleme protokollerindeki rolünün önemini kavrayacak seviyeye gelebilecektir.
Ders Tanımı Derste ve dersin uygulamları kapsamında kuantum mekaniğinde iki seviyeli sistemler, bu sistemleri çalışmak için gerekli matematiksel araçlar, kuantum dolaşıklığı, kuantum işleçleri, operatör-toplamı gösterimi, kuantum gürültüsü ve eşevresizlik, kuantum telenakil, kuantum algoritmaları, entropi ve enformasyon, kuantum uyumsuzluğu ve kuantum ilintileri, kuantum hata düzeltme ve kuantum kriptografi konuları işlenecektir.
Dersin İlişkili Olduğu Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları

 



Dersin Kategorisi

Temel Ders
Uzmanlık/Alan Dersleri
X
Destek Dersleri
İletişim ve Yönetim Becerileri Dersleri
Aktarılabilir Beceri Dersleri

 

HAFTALIK KONULAR VE İLGİLİ ÖN HAZIRLIK ÇALIŞMALARI

Hafta Konular Ön Hazırlık
1 Kuantum Mekaniğine Giriş Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 2.1-2.2)
2 İki Seviyeli Sistemler ve Temel Matematiksel Araçlar Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 2.4-2.6)
3 Kuantum Hesaplamanın Temel Araçları Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 1-2)
4 Kuantum Dolaşıklığı Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 1-2)
5 Kuantum İşleçleri, Operatör-Toplamı Gösterimi Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 8.1-8.2)
6 Kuantum Gürültüsü ve Eşevresizlik Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 8.3-8.4)
7 İşlenen Konuların Genel Tekrarı
8 Kuantum Telenakil ve Deutsch Algoritması Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 1.3-1.4)
9 Kuantum Algoritmaları Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 4.1-4.6)
10 Entropi ve Enformasyon Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 11)
11 Dolaşıklık ve Daha Genel Kuantum İlintileri
12 Kuantum Uyumsuzluğu
13 Kuantum Hata Düzelme Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 10.1-10.3)
14 Kuantum Kriptografi Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge (Bölüm 12.6)
15 Dönemin Genel Tekrarı
16 Final Sınavı
Ders Kitabı

Quantum Computation and Quantum Information, M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Cambridge

Önerilen Okumalar/Materyaller

Introduction to the Theory of Quantum Information Processing, János A. Bergou, Mark Hillery, Springer.

 

DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ

Yarıyıl Aktiviteleri Sayı Katkı Payı %
Katılım
1
10
Laboratuvar / Uygulama
Arazi Çalışması
Küçük Sınav / Stüdyo Kritiği
Portfolyo
Ödev
5
20
Sunum / Jüri Önünde Sunum
Proje
Seminer/Çalıştay
Sözlü Sınav
Ara Sınav
1
30
Final Sınavı
1
40
Toplam

Yarıyıl İçi Aktivitelerin Başarı Notuna Katkısı
7
60
Yarıyıl Sonu Aktivitelerin Başarı Notuna Katkısı
1
40
Toplam

AKTS / İŞ YÜKÜ TABLOSU

Yarıyıl Aktiviteleri Sayı Süre (Saat) İş Yükü
Teorik Ders Saati
(Sınav haftası dahildir: 16 x teorik ders saati)
16
2
32
Laboratuvar / Uygulama Ders Saati
(Sınav haftası dahildir. 16 x uygulama/lab ders saati)
16
2
Sınıf Dışı Ders Çalışması
16
2
32
Arazi Çalışması
Küçük Sınav / Stüdyo Kritiği
Portfolyo
Ödev
2
Sunum / Jüri Önünde Sunum
Proje
Seminer/Çalıştay
Sözlü Sınav
Ara Sınavlar
1
20
Final Sınavı
1
24
    Toplam
140

 

DERSİN ÖĞRENME ÇIKTILARININ PROGRAM YETERLİLİKLERİ İLE İLİŞKİSİ

#
Program Yeterlilikleri / Çıktıları
* Katkı Düzeyi
1
2
3
4
5
1

Temel ve ileri düzeydeki, fenomonolojik ve uygulamalı fizik kuramlarına hakim olur ve bunları kullanır,

X
2

Sorunları tanımlar, analiz eder ve bilimsel yöntemlere dayalı çözüm üretir,

X
3

Fiziğin kullanıldığı hemen her alanda, gerekli bilgileri edinebilme ve modelleme yapar, kurduğu modellere ve çözümlere eleştirel bakar ve bunları yeniler,

X
4

Kuramsal ve teknik bilgilerini gerek detaylı olarak uzman kişilere, gerekse basit ve anlaşılır bir şekilde uzman olmayan kişilere rahatça aktarır,

X
5

Fizik alanında yaygın olarak kullanılan yazılımlara aşina olur ve Avrupa Bilgisayar Kullanma Lisansı İleri Düzeyindeki en az bir programı etkin şekilde kullanır,

X
6

Dahil olduğu projelerin tüm aşamalarında toplumsal, bilimsel ve etik değerlere uygun hareket eder, toplumsal duyarlılık çerçevesinde proje geliştirip uygular,

7

Evrensel anlamda birikimli ve duyarlı olarak tüm süreçleri etkin şekilde değerlendirir ve kalite yönetimi konusunda yeterli bilince sahip olur,

8

Soyut düşünce yapısına hakim olarak, somut olaylara bağlar ve çözümleri taşır, deney tasarlayıp veri toplayarak bilimsel yöntemlerle sonuçları inceler ve yorumlar,

X
9

Edindiği bilgi, beceri ve yetkinlikleri hayat boyu yeniler, kendini geliştirir, yaşam boyu öğrenme bilincine sahip olur,

X
10

Fizik alanında bireysel veya ekip olarak bir çalışmayı sürdürür, bağımsız çalışmanın ilgili tüm aşamalarında etkili olur, karar verme sürecine katılır, zamanı etkili kullanarak gerekli planlamayı yapar ve yürütür,

X
11

Bir yabancı dili kullanarak Fizik ile ilgili bilgi toplar ve meslektaşları ile iletişim kurar, ("European Language Portfolio Global Scale", Level B1)

X
12

İkinci yabancı dili orta düzeyde kullanır,

13

İnsanlık tarihi boyunca oluşan bilgi birikimini uzmanlık alanıyla ilişkilendirir.

*1 Lowest, 2 Low, 3 Average, 4 High, 5 Highest