Última actualización: 10/06/2021


Curso Académico: 2021/2022

Introducción a la comunicación y la computación cuántica
(18454)
Titulación: Grado en Ingeniería Telemática (215)


Coordinador/a: VAZQUEZ VILAR, GONZALO

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones

Tipo: Optativa
Créditos: 3.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Requisitos (Asignaturas o materias cuyo conocimiento se presupone)
Se requiere un conocimiento básico de teoría de la probabilidad y familiaridad con el manejo de matrices y vectores. Por tanto, se recomienda haber cursado las asignaturas de Estadística y Algebra Lineal (o similares).
Objetivos
Esta asignatura introduce los conceptos fundamentales de los sistemas de comunicaciones y computación cuánticos. Partiendo de una base experimental, se motiva por qué la probabilidad clásica no permite modelar ciertos sistemas físicos reales. La generalización de la teoría de la probabilidad para sistemas cuánticos mostrará unas curiosas propiedades, así como inesperadas consecuencias y aplicaciones. Entre las aplicaciones tratadas en el ámbito de las comunicaciones se encuentran la encriptación de información, el uso del entrelazamiento cuántico y el teletransporte de estados. Esta teoría es también la base de los ordenadores cuánticos que, a través del paralelismo cuántico, pueden superar a los sistemas de computación tradicionales más potentes. Finalmente, se discutirá el estado actual de la tecnología y sus perspectivas futuras. Entre los objetivos específicos del curso se encuentran: - Entender las diferencias fundamentales entre un sistema probabilístico clásico y uno cuántico. - Describir matemáticamente un estado cuántico de un único cúbit y de varios cúbits. - Conocer y utilizar las ecuaciones que rigen la evolución y medida de un estado cuántico. - Modelar y analizar canales cuánticos de comunicaciones, así como sus garantías criptográficas. - Implementar y analizar un algoritmo de computación cuántica.
Competencias y resultados del aprendizaje
Descripción de contenidos: Programa
Tema 1. Introducción 1.1. Probabilidad clásica 1.2. Perspectiva histórica 1.3. La polarización de un fotón Tema 2. Principios de la mecánica cuántica 2.1. Estados cuánticos binarios y superposición 2.2. Sistemas combinados: el entrelazamiento cuántico 2.3. Evolución de un sistema cuántico 2.4. Comprobación experimental: la desigualdad de Bell Tema 3. Comunicaciones cuánticas 3.1. Información clásica y cuántica 3.2. Modelado de canales cuánticos 3.3. Protocolos de comunicaciones: teletransporte 3.4. Criptografía cuántica Tema 4. Computación cuántica 4.1. Ordenadores cuánticos y su paradigma de computación 4.2. Algoritmos de computación cuántica 4.3. Programación de un ordenador cuántico 4.4. Perspectivas futuras
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
· 10 sesiones donde se motivará la necesidad de una generalización de la teoría de la probabilidad clásica, se estudiará un modelo para sistemas cuánticos por medio de ejemplos ilustrativos, y se presentarán las diferentes tecnologías y aplicaciones de este paradigma cuántico. · 2 sesiones prácticas en las que se simulará el comportamiento de sistemas y protocolos cuánticos sencillos en un entorno de análisis matemático. · 1 sesión en las que se presentará y evaluará un montaje experimental de un enlace criptográfico cuántico. · 1 sesión práctica en las que se implementará un algoritmo de computación en un ordenador cuántico. Material docente El material en formato electrónico que se use durante las sesiones teóricas será puesto a disposición de los estudiantes por medio de la plataforma Aula Global. De forma previa a cada sesión se proporcionará a los estudiantes el material necesario para el máximo aprovechamiento de ésta. Se propondrán ejercicios que permitan profundizar en el comportamiento de sistemas y protocolos cuánticos sencillos. Parte de estos ejercicios se resolverán en las sesiones presenciales.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 0
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 100
Calendario de Evaluación Continua
Bibliografía complementaria
  • Eleanor Rieffel, Wolfgang Polak. Quantum Computing: A Gentle Introduction. The MIT Press. 2011

El programa de la asignatura y la planificación semanal podrían sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.