شبکه‌های کوانتومی

هدف از این درس، آشنایی دانشجویان با نظریه و کاربردهای شبکه‌های کوانتومی است. در بخش مقدمه و پایه‌ها، پیش‌نیازهای ریاضیاتی جبرخطی ارائه شده و مفاهیم پایه کیوبیت و نویز که برای مطالعه سیستم‌های اطلاعات کوانتومی لازم هستند، تدریس می‌شود. در بخش دوم، دانشجویان دانش عمیق‌تری از اطلاعات کوانتومی و سیستم‌های فراهم آورنده و مبتنی بر آن به‌دست می‌آورند. در این بخش مفهوم مهم تضعیف تشریح می‌شود و بر مبنای آن نیاز به موجودیت‌های تکرارکننده مطرح می‌شود. سپس یکی از کاربردهای مهم اطلاعات کوانتومی به نام توزیع کلید کوانتومی معرفی می‌شود. در بخش سوم، دانشجویان با معماری سطح بالای یک شبکه کوانتومی آشنا شده و اجرای این معماری از سطح لینک تا مسیریابی سطح شبکه بررسی و مطالعه می‌گردد.

1. معرفی درس و آزمایش دو شکاف، اصول موضوعه مکانیک کوانتوم، کیوبیت و اندازه‌گیری
2. نویز، ماتریس چگالی و انسجام
3. درهم تنیدگی، کدگذاری ابرچگال و دورنوردی
4. قضایای امکان‌ناپذیری
5. پس زدن فاز
6. پروتکل BB84
7. توزیع کلید مبتنی بر درهم تنیدگی
8. ارتباطات با فاصله زیاد: تضعیف، تکرارکننده‌ها
9. پایه‌های فیزیکی: کیوبیت‌های در حرکت و ذخیره‌شده
10. درهم تنیدگی دو و چند جانبه
11. تشخیص و تصحیح خطا، خالص‌سازی
12. معماری شبکه‌های کوانتومی: لینک‌ها و گره‌های کوانتومی، شبیه‌سازی شبکه‌های کوانتومی
13. پروتکل‌های اتصال کوانتومی: درهم آمیختگی بین همسایه‌ها، مسیریابی کوانتومی
14. کاربردها: امنیت، ابر کوانتومی، محاسبات کور

• تمرین نظری: ۱۵ درصد نمره
• تمرین عملی: ۱۵ درصد نمره
• ارائه مقاله: ۱۰ درصد نمره
• کوئیز: ۱۵ درصد نمره
• آزمون‌های میان‌ترم و پایان‌ترم: ۴۵ درصد نمره