Materia
Tecnologías Cuánticas
Datos generales de la materia
- Modalidad
- Presencial
- Idioma
- Inglés
Descripción y contextualización de la asignatura
This module covers the principles and practices of quantum simulation, an essential aspect of quantum technologies. Students will explore how quantum systems can be used to simulate complex physical systems that are challenging to model with classical computers. The course includes theoretical foundations, algorithmic techniques, and practical applications in various fields.Profesorado
| Nombre | Institución | Categoría | Doctor/a | Perfil docente | Área | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BLANCO PILLADO, JOSE JUAN | Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea | Visitante Ikerbaske | Doctor | No bilingüe | Física Teórica | josejuan.blanco@ehu.eus |
| CASANOVA MARCOS, JORGE | Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea | Investigador Ramón Y Cajal | Doctor | No bilingüe | ** n o c o n s t a e l a r e a * ó " á r e a p r o v i s i o n a l" | jorge.casanova@ehu.eus |
| RICO ORTEGA, ENRIQUE | Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea | Visitante Ikerbaske | Doctor | No bilingüe | Química Física | enrique.rico@ehu.eus |
Competencias
| Denominación | Peso |
|---|---|
| Que los estudiantes sean capaces de resolver problemas atinentes a tecnologías cuánticas modernas y futuras | 70.0 % |
| Que los estudiantes sean capaces de conocer, de sintetizar y de exponer tanto desarrollos teóricos como análisis del estado de las tecnologías cuánticas relacionadas | 15.0 % |
| Que los estudiantes sean capaces de buscar y encontrar información adicional, sintetizar y exponer cuestiones de mediana complejidad y del estatus corriente de tecnologías cuánticas futuras | 15.0 % |
Tipos de docencia
| Tipo | Horas presenciales | Horas no presenciales | Horas totales |
|---|---|---|---|
| Magistral | 24 | 32 | 56 |
| Seminario | 8 | 12 | 20 |
| P. de Aula | 8 | 16 | 24 |
Sistemas de evaluación
| Denominación | Ponderación mínima | Ponderación máxima |
|---|---|---|
| Examen Oral | 0.0 % | 50.0 % |
| Exposiciones | 15.0 % | 50.0 % |
| Preguntas a desarrollar | 15.0 % | 70.0 % |
| Trabajos Prácticos | 50.0 % | 50.0 % |
Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia
En caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización deuna evaluación presencial, se activará una evaluación no presencial de
la que será informado el alumnado puntualmente.
Temario
I. Quantum Simulation- Introduction to Quantum Simulation: Overview of Quantum Technologies, Historical Background and Motivation for Quantum Simulations, Comparison with Classical Simulations
- Quantum Algorithms for Simulation, Hamiltonian Simulation, Trotter-Suzuki Decomposition, Variational Quantum Eigensolver (VQE), Quantum Phase Estimation, Quantum Monte Carlo Methods
- Physical Systems and Models, Quantum Many-Body Systems, Lattice Models (e.g., Hubbard Model), Spin Systems, Fermionic and Bosonic Systems
- Numerical Techniques and Implementation, Discretization and Approximation Methods, Error Mitigation and Noise Reduction, Software and Quantum Simulation Platforms (Qiskit, etc.)
- Case Studies and Practical Applications: Case Study: Simulating Material Properties, Case Study: Quantum Simulations in High Energy Physics, Practical Exercises Using Quantum Simulation Software
- Future Directions and Challenges, Scalability and Hardware Limitations, Advances in Quantum Algorithms, Emerging Applications and Interdisciplinary Approaches
II. NV centers, Trapped ions
- Quantum control. Two-level systems quantum control. The rotating wave approximation. Electron spin resonances. Coherent electron-nucleus couplings. The nitrogen vacancy center in diamond. Quantum sensing and polarization. Dynamical decoupling techniques.
- Quantum information processing.
Trapped ion systems. Laser-driven and microwave-driven setups. Controlled entanglement generation in trapped ions for quantum computing.
Bibliografía
Bibliografía básica
Part I.Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press.
Aspuru-Guzik, A., & Walther, P. (2012). Photonic quantum simulators. Nature Physics, 8, 285–291.
Georgescu, I. M., Ashhab, S., & Nori, F. (2014). Quantum simulation. Reviews of Modern Physics, 86(1), 153.
Feynman, R. P. (1982). Simulating physics with computers. International Journal of Theoretical Physics, 21(6), 467–488.
Preskill, John. "Quantum Computing in the NISQ era and beyond." arXiv preprint arXiv:1806.06862 (2018).
Sanders, Ben H., et al. "Quantum simulation of complex materials." Nature Physics 16.12 (2020): 1303-1308.
Devoret, Michel H., et al. "Superconducting circuits for quantum information: An outlook." Science 339.6124 (2013): 161-166.
Part II.
Malcom H. Levitt, Spin dynamics: Basics of Nuclear Magnetic Resonance (Wiley, 2008).
Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond: Nanoscale Sensors for Physics and Biology (2014).
Programmable quantum simulations of spin systems with trapped ions (2021).