ΣΧΟΛΗ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ

ΤΜΗΜΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

Προπτυχιακό

ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ECE_ΑΚ907

ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

9^ο

ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ
σε περίπτωση που οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται σε διακριτά μέρη του μαθήματος π.χ. Διαλέξεις, Εργαστηριακές Ασκήσεις κ.λπ. Αν οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται ενιαία για το σύνολο του μαθήματος αναγράψτε τις εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας και το σύνολο των πιστωτικών μονάδων

ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ
ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ

Διαλέξεις

3

Προσθέστε σειρές αν χρειαστεί. Η οργάνωση διδασκαλίας και οι διδακτικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται περιγράφονται αναλυτικά στο 4.

5

ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Υποβάθρου , Γενικών Γνώσεων, Επιστημονικής Περιοχής, Ανάπτυξης Δεξιοτήτων

Επιστημονικής Περιοχής

ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ:

Σύγχρονη Φυσική

Γραμμική Άλγεβρα

Τεχνητή Νοημοσύνη ΙΙ

ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ και ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ:

Ελληνική

ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS

ΝΑΙ (στην Ελληνική)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL)

http://www.ece.upatras.gr/index.php/el/undergraduate/under-courses.html

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Περιγράφονται τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος οι συγκεκριμένες  γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες καταλλήλου επιπέδου που θα αποκτήσουν οι φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος.

Συμβουλευτείτε το Παράρτημα Α

·     Περιγραφή του Επιπέδου των Μαθησιακών Αποτελεσμάτων για κάθε ένα κύκλο σπουδών σύμφωνα με Πλαίσιο Προσόντων του Ευρωπαϊκού Χώρου Ανώτατης Εκπαίδευσης

·     Περιγραφικοί Δείκτες Επιπέδων 6, 7 & 8 του Ευρωπαϊκού Πλαισίου Προσόντων Διά Βίου Μάθησης

και Παράρτημα Β

·     Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:

   (α) αναλύουν και να συνθέτουν κυκλώματα κβαντικών υπολογισμών

   (β) γνωρίζουν τους κυριότερους κβαντικούς αλγορίθμους

   (γ) κατέχουν το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο για την μελέτη και κατανόηση της διεθνούς βιβλιογραφίας (state-of-the-art) στον συγκεκριμένο επιστημονικό χώρο.

   (δ) κατανοούν τις βασικές αρχές λειτουργίας της τεχνητής νοημοσύνης και της μηχανικής μάθησης σε κβαντικούς υπολογιστές.

Γενικές Ικανότητες

Λαμβάνοντας υπόψη τις γενικές ικανότητες που πρέπει να έχει αποκτήσει ο πτυχιούχος (όπως αυτές αναγράφονται στο Παράρτημα Διπλώματος και παρατίθενται ακολούθως) σε ποια / ποιες από αυτές αποσκοπεί το μάθημα;.

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις

Λήψη αποφάσεων

Αυτόνομη εργασία

Ομαδική εργασία

Εργασία σε διεθνές περιβάλλον

Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Σχεδιασμός και διαχείριση έργων

Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην πολυπολιτισμικότητα

Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον

Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου

Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής

Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση να εφαρμόζουν τεχνικές κβαντικού υπολογισμού ή να ξεκινήσουν έρευνα στην επιστημονική περιοχή της Κβαντικής Επεξεργασίας Πληροφορίας. Το τελευταίο ισχύει σε ακόμα μεγαλύτερο βαθμό για τους φοιτητές οι οποίοι θα επιλέξουν να εκπονήσουν την προαιρετική ατομική εργασία, με την πρόσθετη δεξιότητα της διδασκαλίας-παρουσίασης της δουλειάς τους με μορφή διάλεξης στο κοινό.

·         Κβαντική Μηχανική: Κβαντικές καταστάσεις, παρατηρήσιμα μεγέθη, πλάτος πιθανότητας, συμβολισμός Dirac, qubits, σφαίρα Bloch, κβαντικοί καταχωρητές, χώροι Hilbert, κβαντική υπέρθεση και διεμπλοκή.

• Κβαντικές Πύλες και Κυκλώματα: Πύλες I, Φ, H, X, πύλες Pauli, πύλες σε 2 και 3 qubts, σύνθεση κυκλωμάτων με κβαντικές πύλες, θεώρημα αδυναμίας διακλάδωσης.
• Τελεστές και Μετασχηματισμοί: Ιδιοκαταστάσεις, ιδιοτιμές, ερμιτιανοί τελεστές, μοναδιαίοι και ορθομοναδιαίοι τελεστές, μετασχηματισμοί καταστάσεων και τελεστών.
• Εφαρμογές Κβαντικών Κυκλωμάτων: Κβαντικές μετρήσεις, μη καταστροφικός έλεγχος, κβαντική κρυπτογραφία, superdense coding, κβαντική τηλεμεταφορά.
• Εξέλιξη Κβαντικών Συστημάτων στο Χρόνο: Εξίσωση Schrodinger, χρονική εξέλιξη αναμενόμενης τιμής φυσικού μεγέθους.
• Κβαντικοί Αλγόριθμοι: Αλγόριθμοι Deutsch, Grover, Shor και Quantum Fourier Transform.
• Τεχνολογίες Κατασκευής Κβαντικών Υπολογιστών: Superconducting Josephson junctions, trapped ion, quantum dots, NMR, QCED.
• Κβαντική Πληροφορία: Trace distance, fidelity, concurrence, information content, entropy.
• Αποσυγκρότηση, Κβαντικός Θόρυβος, Διόρθωση Σφαλμάτων: Single qubit errors, depolarization, bit flip, phase flip, amplitude and phase damping, quantum error correction.
• Προγραμματισμός Σύγχρονων Κβαντικών Υπολογιστών: Παρουσίαση κβαντικών υπολογιστών IBM & D-Wave. Γλώσσες, βιβλιοθήκες και περιβάλλοντα προγραμματισμού κβαντικών υπολογιστών.
• Εναλλακτικά Μοντέλα Κβαντικών Υπολογιστών: Adiabatic, measurement-based, topological, holonomic
• Κβαντική Τεχνητή Νοημοσύνη και Μηχανική Μάθηση.

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ
Πρόσωπο με πρόσωπο, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση κ.λπ.

Δια ζώσης ή/και εξ αποστάσεως

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές

Υποστήριξη Μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class και της εφαρμογής zoom.

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Περιγράφονται αναλυτικά ο τρόπος και μέθοδοι διδασκαλίας.

Διαλέξεις, Σεμινάρια, Εργαστηριακή Άσκηση, Άσκηση Πεδίου, Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας, Φροντιστήριο, Πρακτική (Τοποθέτηση), Κλινική Άσκηση, Καλλιτεχνικό Εργαστήριο, Διαδραστική διδασκαλία, Εκπαιδευτικές επισκέψεις, Εκπόνηση μελέτης (project), Συγγραφή εργασίας / εργασιών, Καλλιτεχνική δημιουργία, κ.λπ.

Αναγράφονται οι ώρες μελέτης του φοιτητή για κάθε μαθησιακή δραστηριότητα καθώς και οι ώρες μη καθοδηγούμενης μελέτης ώστε ο συνολικός φόρτος εργασίας σε επίπεδο εξαμήνου να αντιστοιχεί στα standards του ECTS

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης

Γλώσσα Αξιολόγησης, Μέθοδοι αξιολόγησης, Διαμορφωτική  ή Συμπερασματική, Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής, Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Ερωτήσεις Ανάπτυξης Δοκιμίων, Επίλυση Προβλημάτων, Γραπτή Εργασία, Έκθεση / Αναφορά, Προφορική Εξέταση, Δημόσια Παρουσίαση, Εργαστηριακή Εργασία, Κλινική Εξέταση Ασθενούς, Καλλιτεχνική Ερμηνεία, Άλλη / Άλλες

Αναφέρονται  ρητά προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης και εάν και που είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές.

1. Οι εβδομαδιαίες φροντιστηριακές ασκήσεις αποτελούνται από ερωτήσεις κλειστού τύπου που υποβάλλονται στο eClass και συμβάλλουν στο 10% του βαθμού.

2. Ατομική εργασία με δημόσια προυσίαση που συμβάλλει 10% στον τελικό βαθμό.

3. Γραπτή τελική εξέταση που καθορίζει το 80% του βαθμού του μαθήματος.

-Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

-Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

• Λ. Περιβολαρόπουλος, "Εισαγωγή στην Κβαντική Θεωρία", Κάλλιπος, 2015.
• Ι. Καραφυλλίδης, “Κβαντική Υπολογιστική”, Κάλλιπος, 2015.
• R.T. Perry, “The Temple of Quantum Computing”, 2010.