| 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 | Flipped Classroom | |||||
| Level of Course | Introductory | |||||
| 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) Psikolojideki başlıca kavramlar, teorik perspektifler, deneysel bulgular ve tarihsel eğilimler hakkında kapsamlı bilgi edinilmesi. | ||||||
| 2) Psikolojide temel araştırma yöntemlerini, ayrıca araştırma tasarımı, veri analizi ve veri yorumlama anlama ve uygulama becerisi. | ||||||
| 3) Davranış ve zihinsel süreçlerle ilgili problemleri çözmek için eleştirel ve yaratıcı düşünme, şüpheci sorgulama ve bilimsel bir yaklaşım kullanma yetkinliği. | ||||||
| 4) Psikolojik ilke, beceri ve değerleri kişisel, sosyal ve örgütsel bağlamlarda anlama ve uygulama becerisi. | ||||||
| 5) Psikoloji disipliniyle bağlantılı olan kanıtları değerlendirme, belirsizliği tolere etme ve diğer değerleri yansıtma becerisi. | ||||||
| 6) Mesleki etik standartların içselleştirilmesi ve yayılması. | ||||||
| 7) Psikoloji ve diğer sosyal bilimler alanlarında bilgi edinme amacıyla bilgi teknolojileri, bilgisayar ve diğer teknolojileri kullanma konusunda yetkinlik gösterme. | ||||||
| 8) Psikoloji bilimi bilgisini Türkçe ve en azından CEFR B2 düzeyinde İngilizce olmak üzere çeşitli formatlarda etkili bir şekilde iletme becerisi. | ||||||
| 9) Sosyokültürel ve uluslararası çeşitliliğin karmaşıklığını tanıma, anlama ve buna saygı gösterme. | ||||||
| 10) Yaşam boyu öğrenme, araştırma ve kendini geliştirme ihtiyacını tanıma ve bu doğrultuda beceriler geliştirme. | ||||||
| 11) Psikolojik teori ve literatüre dayanarak eleştirel hipotezler oluşturma ve bu hipotezleri test etmek için çalışmalar tasarlama becerisi. | ||||||
| 12) Bağımsız olarak bilgi edinme ve kendi öğrenimini planlama becerisi. | ||||||
| 13) Yazılı çalışmaların ve sunumların netliği ve düzeni konusunda ileri düzeyde yetkinlik gösterme. |
| N None | S Supportive | H Highly Related |
| Program Outcomes and Competences | Level | Assessed by | |
| 1) | Psikolojideki başlıca kavramlar, teorik perspektifler, deneysel bulgular ve tarihsel eğilimler hakkında kapsamlı bilgi edinilmesi. | N | |
| 2) | Psikolojide temel araştırma yöntemlerini, ayrıca araştırma tasarımı, veri analizi ve veri yorumlama anlama ve uygulama becerisi. | N | |
| 3) | Davranış ve zihinsel süreçlerle ilgili problemleri çözmek için eleştirel ve yaratıcı düşünme, şüpheci sorgulama ve bilimsel bir yaklaşım kullanma yetkinliği. | H | Sınav,Ödev,Derse Katılım |
| 4) | Psikolojik ilke, beceri ve değerleri kişisel, sosyal ve örgütsel bağlamlarda anlama ve uygulama becerisi. | N | |
| 5) | Psikoloji disipliniyle bağlantılı olan kanıtları değerlendirme, belirsizliği tolere etme ve diğer değerleri yansıtma becerisi. | N | |
| 6) | Mesleki etik standartların içselleştirilmesi ve yayılması. | N | |
| 7) | Psikoloji ve diğer sosyal bilimler alanlarında bilgi edinme amacıyla bilgi teknolojileri, bilgisayar ve diğer teknolojileri kullanma konusunda yetkinlik gösterme. | N | |
| 8) | Psikoloji bilimi bilgisini Türkçe ve en azından CEFR B2 düzeyinde İngilizce olmak üzere çeşitli formatlarda etkili bir şekilde iletme becerisi. | N | |
| 9) | Sosyokültürel ve uluslararası çeşitliliğin karmaşıklığını tanıma, anlama ve buna saygı gösterme. | S | Derse Katılım |
| 10) | Yaşam boyu öğrenme, araştırma ve kendini geliştirme ihtiyacını tanıma ve bu doğrultuda beceriler geliştirme. | S | Ödev,Derse Katılım |
| 11) | Psikolojik teori ve literatüre dayanarak eleştirel hipotezler oluşturma ve bu hipotezleri test etmek için çalışmalar tasarlama becerisi. | N | |
| 12) | Bağımsız olarak bilgi edinme ve kendi öğrenimini planlama becerisi. | S | Sınav,Ödev |
| 13) | Yazılı çalışmaların ve sunumların netliği ve düzeni konusunda ileri düzeyde yetkinlik gösterme. | H | Sınav,Ödev |
| 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 | ||||||