Marmara Üniversitesi
Marmara Üniversitesi Eğitim-Öğretim Bilgi Sistemi

Programlar Hakkında Bilgi

Lisans - Fen Fakültesi - Fizik

Müfredat Adı Ders Kodu Ders Adı Ders Türü Dönem AKTS Teorik Uygulama
2022 - Fizik - Lisans %30 PHYS4033 Scientific Quantum Programming Seçmeli 5 5,00 2 1

Dersin İçeriği

Dersin Amacı

English

Öğrenim Türü

-

Dersin İçeriği

Ders kapsamında Kuantum Fourier dönüşümü ve kuantum faz tahmini algoritmaları anlatılacaktır. Bu iki algoritma kullanılarak, kuantum kriptolojinin temelini oluşturan Shor’un çarpanlara ayırma algoritması işlenecektir. HHL algoritması tanıtılacak ve bu algoritma ile lineer denklem sistemleri çözülecektir. Özel bir örnek olarak Kirschoff denklemlerinin uygulaması yapılacaktır. Kombinatöryel optimizasyon problemleri tanıtılacak, bu problemlerin matematik modellemesi için QUBO ve Ising Hamiltonyenlerinin inşasından bahsedilecek ve bir uygulama olarak serbest manyetik momentlerin yönelimi problemi hem QUBO hem de Ising Hamiltonyen ile modellenecektir. Ardından Kuantum Yaklaşıklık Optimizasyonu Algoritması (QAOA) tanıtılacak ve serbest manyetik momentlerin yönelimi problemi bu algoritma ile çözülecektir. Son olarakk, Hidrojen molekülünün elektronik hamiltonyeni ele alınacak, bu hamiltonyene 2. kuantizasyon yapılıp Jordan-Wigner dönüşümü uygulanacak ve böylece hamiltonyen parametrize bir kuantum devresine dönüştürülecektir. Bu adımdan sonra varyasyonel kuantum özçözücü (VQE) algoritması kullanılarak hidrojen molekülünün taban seviye potansiyel enerji yüzeyi hesaplanacak. Algoritmaların hepsi Qiskit ve Cirq kütüphaneleri ile Python’da kodlanacak. Kodlar hem simülatörler hem de gerçek kuantum bilgisayarları kullanılarak koşturulacak.

Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları

Dersler, uygulamalar, kodlama oturumları, ödevler, projeler

Staj Durumu

-

Dersin Sunulduğu Dil

İngilizce

Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar

-

Dersin Web Sayfası

https://www.sababozpolat.com/lectures/scientific-quantum-programming

Öğrenme Çıktıları

  • They will learn quantum fourier transform.
  • They will learn quantum phase estimation.
  • They will solve linear equation systems with quantum algorithms.
  • They will model magnetic materials with quantum algorithms.
  • They will implement quantum circuits using Qiskit and Cirq.

Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği

Hafta Teorik
1 Quantum Fourier transform
2 Quantum phase estimation algorithm (QPE)
3 Shor's Algorithm I
4 Shor's Algorithm II
5 Quantum linear equation systems (HHL)
6 HLL Application: Kirschoff equations
7 Combinatorial optimization problems ve QUBO model
8 Midterm I
9 Ising model, Conversion of Ising-QUBO, Building a Quantum Ansatz
10 Quantum approximate optimization algorithm (QAOA)
11 QAOA Application: Finding MaxCut
12 QAOA Application: Spin Alignment of Free Electrons
13 Hydrogen Molecule Hamiltonian, 2nd Quantization, Jordan-Wigner Encoding
14 Variational quantum eigensolver (VQE)
15 VQE Application: Potantial Energy Surface of Hydrogen Molecule for Gerade State
16 Study Week
17 Final Exam Week

Değerlendirme

Değerlendirme Değer
Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri 40
Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri 60
Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri Değer
Final Sınavı 100

Öğrenci İş Yükü Hesabı

Etkinlikler Sayısı Süresi (saat) Toplam İş Yükü (saat)
Ders Öncesi/Sonrası Bireysel Çalışma 14 0,25 3,5
Proje ve Hazırlığı 1 20 20
Ödev ve Hazırlığı 7 0,5 3,5
Laboratuvar ve Hazırlığı 0 0 0
Atölye ve Hazırlığı 0 0 0
Sunum ve Hazırlığı 0 0 0
Seminer ve Hazırlığı 0 0 0
Demo ve Hazırlığı 0 0 0
Araştırma ve Hazırlığı 0 0 0
Rapor ve Hazırlığı 0 0 0
Arasınav ve Hazırlığı 0 0 0
Kısa Sınav ve Hazırlığı 0 0 0
Final ve Hazırlığı 1 28 28
Teorik Ders Saati 2 28 56
Uygulama Ders Saati 1 14 14

Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi

ÖÇ1
ÖÇ2
ÖÇ3
ÖÇ4
ÖÇ5