Guía docente de Información, Computación y Tecnologías Cuánticas (M53/56/4/24)

Curso 2022/2023
Fecha de aprobación por la Comisión Académica 16/07/2022

Máster

Máster Universitario en Física y Matemáticas - Fisymat

Módulo

Módulo IV : Física Teórica y Matemática

Rama

Ciencias

Centro Responsable del título

International School for Postgraduate Studies

Semestre

Primero

Créditos

6

Tipo

Optativa

Tipo de enseñanza

Presencial

Profesorado

  • Juan Carlos Angulo Ibáñez
  • María Rosario González Férez

Tutorías

Juan Carlos Angulo Ibáñez

Email
  • Primer semestre
    • Lunes 9:15 a 10:00 (Despacho 142)
    • Lunes 12:00 a 13:30 (Despacho)
    • Lunes 13:00 a 13:30 (Despacho 142)
    • Martes 13:00 a 13:30 (Despacho 142)
    • Martes 9:15 a 10:00 (Despacho 142)
    • Martes 12:00 a 13:30 (Despacho)
    • Miércoles 9:15 a 10:00 (Despacho 142)
    • Miércoles 13:00 a 13:30 (Despacho 142)
    • Miércoles 12:00 a 13:30 (Despacho)
    • Miercoles 13:00 a 13:30 (Despacho 142)
    • Miercoles 9:15 a 10:00 (Despacho 142)
    • Jueves 12:00 a 13:30 (Despacho)
    • Jueves 11:00 a 13:15 (Despacho 142)
  • Segundo semestre
    • Lunes 12:00 a 13:30 (Despacho 142)
    • Martes 12:00 a 13:30 (Despacho 142)
    • Martes 11:30 a 13:30 (Despacho)
    • Miércoles 11:30 a 13:30 (Despacho)
    • Miércoles 12:00 a 13:30 (Despacho 142)
    • Miercoles 12:00 a 13:30 (Despacho 142)
    • Jueves 11:30 a 13:30 (Despacho)
    • Jueves 9:15 a 10:45 (Despacho 142)

María Rosario González Férez

Email
  • Tutorías 1º semestre
    • Martes 10:00 a 13:00 (Despacho)
    • Jueves 10:00 a 13:00 (Despacho)
  • Tutorías 2º semestre
    • Martes 10:00 a 13:00 (Despacho)
    • Jueves 10:00 a 13:00 (Despacho)

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)

  • Entrelazamiento cuántico y correlaciones cuánticas en sistemas compuestos.
  • Medidas de entrelazamiento en sistemas de partículas idénticas. Aplicación a sistemas, procesos y fenómenos atómicos y moleculares.
  • Dinámica cuántica de sistemas abiertos. Ecuación de Lindblad. Markovianidad cuántica.
  • Distribución de claves cuánticas (QKD).
  • Computación cuántica y procesos de decoherencia y corrección de errores.
  • Condensados de Bose-Einstein: ecuación de Gross-Pitaevskii. 
  • Gases cuánticos: aproximaciones teóricas
  • Aplicaciones en metrología cuántica, óptica cuántica y simulación cuánticas

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

Conocimientos de Mecánica Cuántica.

Competencias

Competencias Básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
  • CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

  • Los principios teóricos y la significación física del formalismo de la matriz densidad, enfatizando los aspectos teórico-informacionales y sus aplicaciones en información, computación y tecnologías cuánticas
  • El concepto cuantitativo de información, con las correspondientes medidas entrópico-informacionales, y con su significado y aplicaciones físicas.
  • las medidas entrópicas clásicas y cuánticas, así como las medidas de complejidad asociadas
  • los conceptos y técnicas de la Física de Condensados, particularmente los condensados de Bose-Einstein, y de gases cuánticos. Estos elementos son el fundamento de muchos de los desarrollos actuales en óptica cuántica y en diversas tecnologías cuánticas.
  • el fenómeno del entrelazamiento (entanglement) cuántico, sus propiedades, y sus aplicaciones en contextos científicos (p.ej., desorden interno en sistemas atómicos y moleculares) y tecnológicos (por ej., metrología, óptica y simulación cuánticas, y teleportación, criptografía y distribución de claves cuánticas).
  • Las propiedades y características más importantes de los gases cuánticos fermiónicos y bosónicos.

El alumno será capaz de:

  • Analizar el desorden interno de los sistemas cuánticos finitos por medio de entropías y medidas de complejidad clásicas y cuánticas, con énfasis en las medidas de entrelazamiento de tipo von Neumann y generalizaciones.
  • Estudiar las correlaciones de los sistemas compuestos por medio del entrelazamiento cuántico entre sus partículas constituyentes.
  • Aplicar las medidas de entrelazamiento cuántico a problemas científico-tecnológicos diversos relativos, tales como a la distribución segura de claves secretas a grandes distancias, los dispositivos de comunicación y computación cuánticas. 

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

  • Tema 1: Información clásica e información cuántica. 
  • Tema 2: Entrelazamiento y correlaciones cuánticas. 
  • Tema 3: Computación Cuántica
  • Tema 4: Gases cuánticos: Descripción teórica y técnicas experimentales.
  • Tema 5: Tecnologías cuánticas y aplicaciones.  

Bibliografía

Bibliografía fundamental

  • A. Bergou y M. Hillery, Introduction to the Quantum Information Processing (Springer, 2013)
  • J.A. Jones y D. Jaksch, Quantum Information, Computation and Communication (Cambridge U. Press,2012)
  • E.G. Riffel, Quantum Computing: A Gentle Introduction (M.I.T.Press, 2011)
  • V. Vedral, Introduction to Quantum Information Science. (Oxford U.P., Oxford, 2006)
  • H.T. Williams, Discrete Quantum Mechanics (Morgan and Claypool Publishers, 2015)
  • N. Nielsen and I.L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information (Cambridge U. P., 2010). 
  • John Preskill, Lecture notes on Quantum Computation; available online at http://www.theory.caltech.edu/people/preskill/ph229/.
  • Quantum Optics: An Introduction, Marlan O. Scully and M. Suhail Zubairy, (Cambridge University Press 1997)
  • Quantum Gas Experiments: Exploring Many-Body States, Päivi Törmä and Klaus Sengstock, World Scientific Publishing
  • Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases, C. J. Pethick and H. Smith (Cambridge University Press 2008)
  • Bose-Einstein Condensation, L. Pitaevskii and S. Stringari, (Oxford University Press)

Enlaces recomendados

 

 

 

Metodología docente

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)

Evaluación Ordinaria

El artículo 17 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que la convocatoria ordinaria estará basada preferentemente en la evaluación continua del estudiante, excepto para quienes se les haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

  • Valoración de las pruebas, exámenes, ejercicios, prácticas y/o problemas realizados individualmente o en grupo a lo largo del curso: entre 10% y 20.0%.
  • Realización, exposición y defensa final de informes, trabajos, proyectos y/o memorias realizadas de forma individual o en grupo: 50 %.
  • Realización de exámenes parciales o finales escritos: entre 0% y 20%.
  • Valoración de la asistencia y participación del alumno en clase y en los seminarios, y sus aportaciones en las actividades desarrolladas: entre 10% y 20%.

Evaluación Extraordinaria

El artículo 19 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.

La evaluación en tal caso consistirá en un examen final de toda la asignatura: 100%.

Evaluación única final

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.

Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases o por causa sobrevenidas. Lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

La evaluación en tal caso consistirá en un examen final de toda la asignatura: 100%.

Información adicional