General
Cilj predmeta Računalniške tehnologije je seznaniti študente z osnovnimi načeli moderne fizike, ki omogočajo razumeti delovanje tako današnjih računalnikov kot tudi prihajajočih računalniških in kvantnih tehnologij (kvantne komunikacije, kvantno računanje, kvantno simuliranje, kvantno zaznavanje). Podrobneje se obravnava osnove kvantne mehanike, zgradbo snovi, ter električne, optične in magnetne lastnosti tehnološko pomembnih materialov. Osnovne ideje so ilustrirane s primeri, ki so najbolj relevantni v računalništvu.
Obravnava je zadosti podrobna, da študenti usvojijo zadosti znanja za razumevanje najbolj pomembnih kvantnih algoritmov, kot so kvantna teleportacija, supergosto kodiranje, Groverjev algoritem za iskanje po neurejenih seznamih ter Shorov algoritem za faktorizacijo števil. Kvantna mehanika je odpredavana z vidika teorije informacij, s primeri v diskretnih prostrih (sistemi kubitov). Obravnavamo tudi gibanje elektronov v snovi, na podlagi tega pa prevodniške lastnosti različnih materialov (kovine, polprevodniki, topološki izolatorji) in nanotehnoloških naprav (enoelektronski tranzistor iz kvatnih pik, kvantne žice, spinski ventil). Nekaj povemo tudi o optičnih napravah, kot so laserji in fotodiode.
Za zabavo obdelamo še nekaj zanimivih tem, ki kažejo, kako zelo nenavaden in neintuitiven je mikroskopski svet: kršitev lokalnega realizma (ni skritih spremenljivk, ki bi vnaprej določile izid meritve), "preizkuševalec bomb" (kako ugotoviti, ali bomba s kvantnim prožilcem deluje, ne da bi jo aktivirali, kar je v klasični mehaniki povsem nemogoče) in "kvantna radirka z zakasnjeno izbiro" (šele meritev odloči, ali se kvantni objekt obnaša kot delec ali kot valovanje).
Predava izr. prof. dr. Rok Žitko z Instituta Jožef Stefan in UL FMF, rok.zitko@ijs.si, domača stran. Vaje vodi dr. Denis Golež, prav tako z IJS in UL FMF, denis.golez@ijs.si.
Termini v letu 2021: predavanja bodo ob torkih od 9h do 12h v P03 (ko bo mogoče), vaje pa ob sredah od 11h do 13h v PR17 (ko bo mogoče), do nadalnjega pa bodo predavanja in vaje potekale on-line preko Zoom. Link bo objavljen na tej ostrani oz. poslan kot opomnik preko foruma.
Iz snovi iz vaj bo potekal pisni izpit, za katerega je mogoče pridobiti del bonus točk z oddajo domačih nalog. Na izpitu imate lahko en A4 list z enačbami in zapiski.
Za pokušino: predavateljevo poljudno predavanje o kvantnih tehnologijah (kolokvij IJS in FMF, posnetek na Videolectures), in podcast Frekvenca X: Prvi koraki do kvantne premoči,
Drugi del: Teleportacija? Tudi to je mogoče! Tretji del: Varne
komunikacije in nevaren nadzor
- Rok Žitko: Kvantne in računalniške tehnologije, DMFA, Ljubljana (2017)
- Nielsen, Chuang: Quantum computation and quantum information. Cambridge University Press (2000). Prvi dve poglavji.
- James Gleick: The Information: A History, a Theory, A Flood (2011). Poljudnoznanstvena knjiga o pojmu informacije.
Vsebina:
- Nihanje in valovanje
- Snov in sevanje
- Kvantna mehanika
- Kvantno računanje in komuniciranje
- Kvantni delci
- Kvantna nedoločenost
- Kvantni računalniki
- Elektronska mikroskopija
- Elektroni v snovi
- Kovine
- Polprevodniki in izolatorji
- Polprevodniške naprave
- Heterostrukture
- Nanotehnologija
- Magnetizem
- Hranjenje podatkov
Predvidena izpitna vprašanja za ustne izpite. Na ustnem izpitu se odgovarja na pet naključno izžrebanih vprašanj s tega seznama.
- Naloge Vaje File Modified 18/05/20, 13:30
Tekst nalog, ki jih delamo na vajah
Za izmenjavo uporabnih študijskih virov, vprašanja, ipd. Dovoljene so krajše priponke.
- Kazalo učbenika "Kvantne in računalniške tehnologije" File Uploaded 21/02/19, 18:53
- Domače naloge ("projekti") za študijsko leto 2021 File Uploaded 26/03/21, 12:08