Bilgi Paketi / Ders Kataloğu
| Bilgisayar Mühendisliği | |||||
| Lisans | Programın Süresi: 4 | Kredi Sayısı: 240 | TYYÇ: 6. Düzey | QF-EHEA: 1. Düzey | EQF: 6. Düzey |
Ders Genel Tanıtım Bilgileri
| Yüksekokul/Myo/Fakülte/Enstitü | Mühendislik Fakültesi | |||||
| Ders Kodu | COMP 465 | |||||
| Ders Adı İngilizce | Fundamentals of Quantum Computing | |||||
| Ders Adı Türkçe | Kuantum Hesaplama Temelleri | |||||
| Öğretim Dili | EN | |||||
| Ders Türü | Ters-Yüz Öğrenme | |||||
| Dersin Düzeyi | Başlangıç | |||||
| Dönem | Bahar | |||||
| Haftalık İletişim Saatleri |
|
|||||
| Tahmini Öğrenci İş Yükü | Dönem boyunca 146 saat | |||||
| Ders Kredileri | 6 AKTS | |||||
| Değerlendirme | Standart Harf Notu | |||||
| Ön Koşul |
MATH 211 - Linear Algebra MATH 224 - Probability and Statistics for Engineering |
|||||
| Yan Koşul | Yok | |||||
| Beklenen Ön Bilgi | Giriş seviyesinde programlama bilgisi | |||||
| Kayıt Kısıtlamaları | Sadece lisans öğrencileri | |||||
| Genel Eğitim Hedefi | Kuantum bilgisi ve hesaplamasının tememlerini öğrtrenmek ve çeşitli uygulama alanlarını keşfetmek. | |||||
| Ders Açıklaması | Bu ders Kuantum Bilgi Bilimi ve Hesaplamanın temellerini inceleyecektir. Önemli olan şu konulara yer verilecektir: süperpozisyon, dolaşıklık, kuantum ışınlanma ve ölçüm teorisi. Ders, kuantum hesaplamaya karşı klasik hesaplamayı gözden geçirecek ve birkaç örnekle karşılaştıracaktır. Ayrıca, öğrencilere bu yeni ortaya çıkan alanda uygulamalı bir deneyim kazandırmak için IBM’in bulut üzerinde bulunan gerçek kuantum bilgisayarlarını kullanma ödevleri verilecektir. Dersin sonuna doğru, birkaç kuantum algoritması ve Kuantum Makine Öğrenimi (QML) gibi gelecekteki eğilimler hakkında ayrıntılar paylaşacağız. Ayrıca, felsefik soruların bazıları ve kuantum hesaplamanın çeşitli araştırma alanlarına etkisi tartışılacaktır. |
Ders Öğrenme Çıktıları ve YeterliliklerBu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler: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 Öğrenme Çıktıları/Ders Öğrenme Çıktıları | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1) Mühendislik, bilim ve matematik prensiplerini uygulayarak karmaşık mühendislik problemlerini tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi | ||||||
| 2) Halk sağlığı, güvenlik ve refahın yanı sıra, küresel, kültürel, sosyal, çevresel ve ekonomik faktörleri dikkate alarak, ihtiyaçları karşılayan çözümler üretmek için mühendislik tasarımını uygulama becerisi | ||||||
| 3) Farklı kitlelerle etkili bir şekilde iletişim kurma becerisi | ||||||
| 4) Mühendislik durumlarında etik ve profesyonel sorumlulukları tanıma ve mühendislik çözümlerinin küresel, ekonomik, çevresel ve toplumsal etkilerini göz önünde bulundurarak bilinçli kararlar verme becerisi | ||||||
| 5) Takım üyeleriyle birlikte liderlik sağlayan, işbirlikçi ve kapsayıcı bir ortam oluşturan, hedefler belirleyen, görevleri planlayan ve hedeflere ulaşan bir ekipte etkili bir şekilde çalışma becerisi | ||||||
| 6) Uygun deneyler geliştirme ve yürütme, verileri analiz etme ve yorumlama ve mühendislik değerlendirmesi yaparak sonuçlara ulaşma becerisi | ||||||
| 7) Gerekli olduğunda yeni bilgileri edinme ve uygun öğrenme stratejilerini kullanarak bu bilgileri uygulama becerisi |
Program Sonuçları ve Yeterliliklerle İlişkisi
| N Yok | S Destekleyici | H Çok İlgili |
| Program Çıktıları ve Yeterlilikler | Düzey | Değerlendirme | |
| 1) | Mühendislik, bilim ve matematik prensiplerini uygulayarak karmaşık mühendislik problemlerini tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi | H | Sınav,Derse Katılım |
| 2) | Halk sağlığı, güvenlik ve refahın yanı sıra, küresel, kültürel, sosyal, çevresel ve ekonomik faktörleri dikkate alarak, ihtiyaçları karşılayan çözümler üretmek için mühendislik tasarımını uygulama becerisi | N | Derse Katılım |
| 3) | Farklı kitlelerle etkili bir şekilde iletişim kurma becerisi | S | Sınav |
| 4) | Mühendislik durumlarında etik ve profesyonel sorumlulukları tanıma ve mühendislik çözümlerinin küresel, ekonomik, çevresel ve toplumsal etkilerini göz önünde bulundurarak bilinçli kararlar verme becerisi | N | |
| 5) | Takım üyeleriyle birlikte liderlik sağlayan, işbirlikçi ve kapsayıcı bir ortam oluşturan, hedefler belirleyen, görevleri planlayan ve hedeflere ulaşan bir ekipte etkili bir şekilde çalışma becerisi | N | |
| 6) | Uygun deneyler geliştirme ve yürütme, verileri analiz etme ve yorumlama ve mühendislik değerlendirmesi yaparak sonuçlara ulaşma becerisi | H | Sınav |
| 7) | Gerekli olduğunda yeni bilgileri edinme ve uygun öğrenme stratejilerini kullanarak bu bilgileri uygulama becerisi | N |
| Hazırlayan ve Tarih | , December 2020 |
| Ders Koordinatörü | MUHİTTİN GÖKMEN |
| Dönem | Bahar |
| Dersi Veren(ler) | Doç. Dr. ŞEFİK ŞUAYB ARSLAN |
Ders İçeriği
| 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 |
| Gerekli/Tavsiye Edilen Okumalar | Öğrencilerin seviyesine bağlı olarak, sıkça başvurduğum iki kaynak var (her ikisi de çevrimiçi olarak mevcuttur): i. Chris Bernhardt, Quantum Computing for Everyone, MIT Press, 1. Baskı (2019) [Lisans öğrencileri için daha uygun] ii. Kaye, Phillip, Raymond Laflamme ve Michele Mosca. An Introduction to Quantum Computing. Oxford University Press, 2007. | ||||||||||||||||||
| Öğretme Teknikleri | Aktif bir öğrenme yöntemi olarak Tersyüz Derslik ve görüşme saatleri | ||||||||||||||||||
| Ödev ve Projeler | Küçük projeler halinde 5 ödev bulunmaktadır. | ||||||||||||||||||
| Laboratuvar Çalışması | Yok | ||||||||||||||||||
| Bilgisayar Kullanımı | Gerekli | ||||||||||||||||||
| Diğer Aktiviteler | |||||||||||||||||||
| Değerlendirme Yöntemleri |
|
||||||||||||||||||
| Ders Yönetimi |
arslans@mef.edu.tr Eğitmenin ofisi: 5. Kat Ofis saatleri: Salı 16:00-17:00 E-posta adresi: Devam Kuralları: Sınıf içi uygulamalar, final notunun %14'ünü oluşturur. Ara Sınav Kaçırma: Uygun mazeret belgelerinin sunulması şartıyla, öğrencinin kaçırdığı her ara sınav için final sınavının notu verilecektir. Telafi yapılmayacaktır. Final Kaçırma: Fakülte yönetmeliği geçerlidir. Sınıf İçi Uygun Davranış ve Öğrenci Davranış Kuralları Hatırlatması: YÖK Yönetmelikleri Akademik Dürüstlük ve İntihal: YÖK Yönetmelikleri |
||||||||||||||||||
AKTS Öğrenci İş Yükü Tahmini
| AKtivite | Hafta Sayısı | Saat | Hesaplama | ||||
| Yarıyıl Başına Hafta Sayısı | Etkinliğe Hazırlık | Etkinliğin Kendisinde Harcanan | Etkinlik Gereksinimlerini Tamamlama | ||||
| 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 | |||
| Toplam İş Yükü | 146 | ||||||
| Toplam İş Yükü/25 | 5.8 | ||||||
| AKTS | 6 | ||||||