F8170 Kvantové počítače: principy a aplikace

Přírodovědecká fakulta
jaro 2026
Rozsah
1/1. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: z.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
Mgr. Martin Friák, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Michal Krejčí (cvičící)
Garance
Mgr. Martin Friák, Ph.D.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Martin Friák, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
F5030 Základy kvant. mech. && F6121 Základy fyziky p.  l.
kvantová mechanika (kvantová fyzika), lineární algebra, výhodou je znalost základů fyziky pevných látek a programování v jazyce Python
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 7 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
1. Seznámit studentky a studenty s principy kvantových výpočtů.
2. Rozvinout dovednosti v kvantovém programování pomocí balíčku Python Qiskit.
3. Prozkoumat pokročilá témata, včetně hybridních kvantových algoritmů aplikovatelných ve fyzice pevných látek (a částečně kvantové chemii).
Výstupy z učení
Studentky a studenti
získají přehled o principech kvantových počítačů,
seznámí se základy architektury kvantových obvodů,
získají přehled o fyzických realizacích kvantových počítačů,
seznámí se s vybranými variačními kvantovými algoritmy,
osvojí si vybrané hybridní výpočetními algoritmy,
získají vhled do podstaty šumu a chyb ve kvantových počítačích,
seznámí se s vybranými specificky kvantovými algoritmy,
zkusí si programování kvantových počítačů (Qiskit - Python),
vyzkouší si kvantově-mechanické výpočty malých molekulárních systémů a pevných látek na kvantových počítačích, či jejich klasických simulátorech.
Osnova
  • 1) Úvod do kvantového počítání
  • 2) Matematika pro kvantové výpočty
  • 3) Qubity a kvantové brány
  • 4) Systémy s více qubity a provázání
  • 5) Kvantová měření a pravděpodobnosti
  • 6) Kvantové algoritmy
  • 7) Variační kvantové algoritmy
  • 8) Architektura kvantových obvodů, optimalizace, hyperparametry
  • 9) Kvantové výpočty ve fyzice pevných látek
  • 10) Fyzikální realizace kvantových počítačů
  • 11) Původ chyb/šumu v kvantových počítačích a jejich potlačení
  • 12) Budoucnost kvantového počítání a ukázka studentských projektů
Literatura
    doporučená literatura
  • článek ve sborníku: https://doi.org/10.37904/nanocon.2023.4774
  • Diplomová práce M. Ďurišky https://is.muni.cz/auth/th/mwqxb/
  • Diplomová práce I. Mihálikové https://is.muni.cz/auth/th/r79w2/
    neurčeno
  • NIELSEN, Michael A. a Isaac L. CHUANG. Quantum computation and quantum information. 10th Anniversary ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2010, xxxi, 676. ISBN 9781107002173. info
Výukové metody
přednášky, diskuse ve třídě, individuální/skupinové projekty, programování, domácí úkoly, četba
Metody hodnocení
prezentace individuálních/skupinových projektů
Náhradní absolvování
V případě zahraničního výjezdu je možné předmět po dohodě absolvovat v náhradní podobě (případně online).
Informace učitele
Výuka bude probíhat v Ústavu fyziky materiálů AV ČR, Žižkova 22, Brno, 10 minut pěšky od Kotlářské přes Björnsonův sad směrem na Kraví horu.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2026/F8170