| School/Faculty/Institute | Faculty of Engineering | |||||
| Course Code | COMP 465 | |||||
| Course Title in English | Fundamentals of Quantum Computing | |||||
| Course Title in Turkish | Kuantum Hesaplama Temelleri | |||||
| Language of Instruction | EN | |||||
| Type of Course | Ters-yüz öğrenme | |||||
| Level of Course | Başlangıç | |||||
| Semester | Spring | |||||
| Contact Hours per Week |
|
|||||
| Estimated Student Workload | 145 hours per semester | |||||
| Number of Credits | 6 ECTS | |||||
| Grading Mode | Standard Letter Grade | |||||
| Pre-requisites |
MATH 211 - Linear Algebra MATH 224 - Probability and Statistics for Engineering |
|||||
| Co-requisites | None | |||||
| Expected Prior Knowledge | Exposure to some form of programming | |||||
| Registration Restrictions | Only undergraduate students | |||||
| Overall Educational Objective | To learn the fundamentals of quantum information and computing and explore various application areas. | |||||
| Course Description | This course explores the fundamentals of Quantum Information Science and Computation. The following important topics are covered: superposition, entanglement, quantum teleportation and the theory of measurement. The course will review and compare classical computation against quantum computation with several examples. We also intend to give assignments to use IBM’s real quantum computers available on the cloud to get students a hands-on experience on this new emerging field. Towards the end of the course, we shall provide details about few quantum algorithms and future trends such as Quantum Machine Learning (QML). In addition, some of the philosophical questions and the impact of Quantum computing to various fields of research will be discussed. |
Course Learning Outcomes and CompetencesUpon successful completion of the course, the learner is expected to be able to:1) Kuantum mekaniğini ve kuantum hesaplamanın temel ilkelerini açıklar; 2) Çevrimiçi araçlar kullanarak kuantum devrelerini tanımlar ve oluşturur; 3) Kuantum devrelerini/algoritmalarını bazı zor problemleri çözmek için uygular; 4) Kuantum iletişiminin temel ilkelerini analiz eder ve uygular; 5) En önemli kuantum algoritmalarını açıklar ve uygular; 6) Gelecek trendler için kuantum teknolojisi bilgisini edinir ve uygular. |
| Program Learning Outcomes/Course Learning Outcomes | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1) Ekonomi konusunda geniş bir anlayışa sahip olup, diğer sosyal bilimler ve matematikle derin bir etkileşime sahip olmak. | ||||||
| 2) Farklı ekonomi alanlarının etkileşimlerini anlama konusunda bilgi ve beceriler sergilemek | ||||||
| 3) Mikroekonomik ve makroekonomik teoriyi anlamak | ||||||
| 4) Ekonomik kavramları karmaşık sorunları çözmek ve karar verme yeteneğini geliştirmek için uygulamak. | ||||||
| 5) Farklı ekonomik sistemleri analiz etmek için nicel teknikler kullanmak. | ||||||
| 6) Teorik bilgileri, Türk ve küresel ekonomilere ilişkin sorunları analiz etmek için uygulamak. | ||||||
| 7) Ekonomik verileri işlemek ve değerlendirmek için istatistiksel araçlar ve yaygın yazılım programları konusunda yetkinlik göstermek. | ||||||
| 8) Ekonomik analizin tüm aşamalarında - veri toplama, yorumlama ve bulguları yayma - bilimsel ve etik değerlere göre davranmak. | ||||||
| 9) Bilimsel bilgileri alışverişinde yazılı ve sözlü İngilizceyi etkili bir şekilde kullanmak (en az CEFR B2 seviyesinde). | ||||||
| 10) Bireysel ve profesyonel etik davranış sergiler ve sosyal sorumluluk taşımak. | ||||||
| 11) Yüksek derecede özerklikle daha ileri çalışmalar için gerekli öğrenme becerilerini sergilemek. |
| N None | S Supportive | H Highly Related |
| Program Outcomes and Competences | Level | Assessed by | |
| 1) | Ekonomi konusunda geniş bir anlayışa sahip olup, diğer sosyal bilimler ve matematikle derin bir etkileşime sahip olmak. | N | |
| 2) | Farklı ekonomi alanlarının etkileşimlerini anlama konusunda bilgi ve beceriler sergilemek | N | |
| 3) | Mikroekonomik ve makroekonomik teoriyi anlamak | N | |
| 4) | Ekonomik kavramları karmaşık sorunları çözmek ve karar verme yeteneğini geliştirmek için uygulamak. | N | |
| 5) | Farklı ekonomik sistemleri analiz etmek için nicel teknikler kullanmak. | N | |
| 6) | Teorik bilgileri, Türk ve küresel ekonomilere ilişkin sorunları analiz etmek için uygulamak. | N | |
| 7) | Ekonomik verileri işlemek ve değerlendirmek için istatistiksel araçlar ve yaygın yazılım programları konusunda yetkinlik göstermek. | N | |
| 8) | Ekonomik analizin tüm aşamalarında - veri toplama, yorumlama ve bulguları yayma - bilimsel ve etik değerlere göre davranmak. | H | |
| 9) | Bilimsel bilgileri alışverişinde yazılı ve sözlü İngilizceyi etkili bir şekilde kullanmak (en az CEFR B2 seviyesinde). | H | |
| 10) | Bireysel ve profesyonel etik davranış sergiler ve sosyal sorumluluk taşımak. | H | |
| 11) | Yüksek derecede özerklikle daha ileri çalışmalar için gerekli öğrenme becerilerini sergilemek. | H |
| Prepared by and Date | , December 2020 |
| Course Coordinator | MUHİTTİN GÖKMEN |
| Semester | Spring |
| Name of Instructor | Doç. Dr. ŞEFİK ŞUAYB ARSLAN |
| Hafta | Konu |
| 1) | Kuantum Hesaplamaya Giriş: Spin, foton, polarizasyon |
| 2) | Kuantum Mekaniğinin Postülatları ve lineer cebir hatırlatması |
| 3) | Basit kuantum hesaplama modeli, kübit, kuantum durumları (Ket gösterimi), süperpozisyon, normalizasyon |
| 4) | Kuantum durumlarının ölçülmesi |
| 5) | Klasik Kapılar/Devreler ve Tersinir devreler |
| 6) | Kuantum mantık kapıları: CNOT ve Hadamard kapıları |
| 7) | Tümellik, Üniter dönüşümler, Faz değişimi, döndürme ve Pauli kapıları |
| 8) | Kuantum Dolanıklık ve Bell’in eşitsizliği. Kopyalanamama Teoremi ve Sonuçları |
| 9) | Kuantum Devreleri: Bell Devresi |
| 10) | Kuantum İletişim: Süper yoğun kodlama ve Kuantum Teleportasyon |
| 11) | Basit Kuantum Hata Düzeltme |
| 12) | Kuantum Algoritmaları I: Deutsch Algoritması, Deutsch-Jozsa Algoritması |
| 13) | Kuantum Algoritmaları II: Simon Algoritması, Grover’in arama Algoritması, Shor Algoritması |
| 14) | Kuantum Hesaplamanın Etkisi ve QML gibi ileri kullanım durumları |
| 15) | Final Sınavı/Proje/Sunum Dönemi |
| 16) | Final Sınavı/Proje/Sunum Dönemi |
| Required/Recommended Readings | Depending on the level of students, there are two references I frequently resort to (both are available online) i. Chris Bernhardt, Quantum Computing for Everyone, MIT Press, 1st Edition (2019) [More suitable for undergraduates] ii. Kaye, Phillip, Raymond Laflamme, and Michele Mosca. An Introduction to Quantum Computing. Oxford University Press, 2007. | ||||||||||||||||||
| Teaching Methods | Lectures/contact hours using Flipped Classroom as an active learning technique | ||||||||||||||||||
| Homework and Projects | There are 5 homeworks formulated much like small projects. | ||||||||||||||||||
| Laboratory Work | None | ||||||||||||||||||
| Computer Use | Required | ||||||||||||||||||
| Other Activities | - | ||||||||||||||||||
| Assessment Methods |
|
||||||||||||||||||
| Course Administration |
arslans@mef.edu.tr Instructor’s office: 5th Floor Office hours: Tue 16:00-17:00. E-mail address: arslans@mef.edu.tr, Rules for attendance: Classroom practice contributes to 14% of the final grade. Missing a midterm: Provided that proper documents of excuse are presented, each missed midterm by the student will be given the grade of the final exam. No make-up will be given. Missing a final: Faculty regulations. A reminder of proper classroom behavior, code of student conduct: YÖK Regulations Academic dishonesty and plagiarism: YÖK Regulations |
||||||||||||||||||
| Activity | No/Weeks | Hours | Calculation | ||||
| No/Weeks per Semester | Preparing for the Activity | Spent in the Activity Itself | Completing the Activity Requirements | ||||
| Ders Saati | 14 | 1 | 3 | 1 | 70 | ||
| Ödevler | 5 | 6 | 2 | 40 | |||
| Ara Sınavlar | 1 | 12 | 1.5 | 13.5 | |||
| Final | 1 | 20 | 2.5 | 22.5 | |||
| Total Workload | 146 | ||||||
| Total Workload/25 | 5.8 | ||||||
| ECTS | 6 | ||||||