Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Иркутский государственный педагогический университет»
Факультет математики, физики и информатики
Утверждено
на заседании совета факультета
математики, физики и информатики
протокол №_____от __________2007 г.
Председатель совета________________
(Кузьмина Н.Д.)
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДС. Ф.03. Квантовые алгоритмы
Специальность: 080801 Прикладная информатика (в образовании)
Квалификация: Информатик в образовании
Курс: 4
Семестр: 8
Форма обучения: очная
Количество часов на дисциплину: 98 час.
Количество аудиторных часов: 40 час.; из них:
Лекций: 20 час.
Практических занятий: 30 час.
Самостоятельная работа: 48 час.
Итоговый контроль: экзамен.
I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
I. Место дисциплины
Дисциплина «Параллельное программирование» является дисциплиной,
формирующей профессиональное образование в программе подготовки
специалиста в области прикладной информатики.
2. Цель дисциплины
Цель дисциплины – познакомить студентов с методами, языками и
средствами параллельного программирования на вычислительных системах.
3. Задачи дисциплины
Задачи курса – познакомить студентов с методами
программирования на основе MPI.
параллельного
4. Принципы отбора содержания и организации учебного материала
Учебный материал представлен двумя разделами. В основу отбора материала
положена стратегия зависимости материала.
5. Требования к освоению содержания дисциплины
Студент должен получить первоначальное знакомство с моделями
параллельного программирования.
Студент должен уметь применять методы распараллеливания при разработке
алгоритмов для решения конкретных задач.
Студент должен владеть навыками чтения учебной литературы, техникой
параллельного программирования в среде MPI.
6. Виды контроля
Текущий – проводится по каждой учебной единице в форме проверки
домашнего задания.
Итоговый – проводится в форме экзамена.
7. Планирование содержания дисциплины
№ Название модуля
Часы аудиторных
занятий
Лекции Практ.
Занятия
1. Классические алгоритмы.
6
12
2.
Квантовые вычисления.
14
Часы
самостояте
льной
работы
20
18
II. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Модуль №1. Классические алгоритмы.
28
Всего
часов
38
98
Понятие алгоритма. Машины Тьюринга. Вычислимые функции. Класс NP.
Примеры NP-полных задач. Вероятностные машины Тьюринга.
Модуль №2. Квантовые вычисления.
Понятие квантовых вычислений. Пространство состояний. Элементарные
преобразования. Квантовые схемы.
Соотношение между классическим и квантовым вычислением. Базисы для
квантовых схем. Квантовые вероятности. Понятие измерения.
Квантовая телепортация. Задача о нахождении периода функции. Задача о
скрытой подгруппе.
Факторизация. Алгоритм Шора. Поисковый алгоритм Гровера.
Квантовые коды.
Основные понятия
Алгоритм, машина Тьюринга, вычислимая функция, сложность алгоритма,
полиномиальные и неполиномиальные алгоритмы, квантовая механика,
состояние, пространство состояний, базисы, квантовые схемы, телепортация,
плотное кодирование, факторизация, алгоритм Шора, алгоритм Гровера,
коды.
III. ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. Тензорное произведение.
2. Гильбертово пространство. Метрика.
3. Операторы в гильбертовом пространстве.
4. Дискретное преобразование Фурье.
5. Преобразование Уолша-Адамара.
Литература.
1. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и
функционального анализа. М.:Наука, 1976.
2. Белокуров В.В., Тимофеевская О.Д., Хрусталев О.А. Квантовая
телепортация – обыкновенное чудо ? Ижевск, НИЦ «РХД», 2000.
3. Ожигов Ю.И. Квантовые вычисления. Москва. МГУ, 2003.
Задания для самостоятельной работы.
1. Изучить теоретический материал по указанной литературе.
2. Написать рефераты по темам.
Контроль. Рефераты предъявляются на проверку преподавателю.
IV. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Текущий контроль.
Проводится по каждой учебной единице в форме проверки домашнего
задания.
2. Итоговый контроль.
Проводится в форме зачета.
V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Рекомендуемая литература.
а) Основная.
1. Стин Э. Основы квантовых вычислений. // Квантовые компьютеры и
квантовые вычисления. 2001, т.т.1–2.
2. Риффель Е., Полак В. Основы квантовых вычислений.// Квантовые
компьютеры и квантовые вычисления. 2000.
3. Ожигов Ю.И. Квантовые вычисления. Москва. МГУ, 2003.
4. Браунштейн С.Л, Квантовые вычисления:учебное руководство.
4. arXive/e-print/quant-ph (архив работ по квантовым компьютерам и
вычислениям).
б) Дополнительная.
1. Холево А.С. Введение в квантовую теорию информации. М.:МЦНМО,
2002.
2. Валиев К.А., Кокин А.А. Квантовые компьютеры: надежды и
реальность. Ижевск, НИЦ «РХД», 2001.
3. Пенроуз Р. Новый ум короля. М.: УРСС, 2003.
2. Электронно-программные средства.
1. Библиотека книг по квантовым вычислениям на электронном носителе
(имеется на кафедре математической информатики).
Составитель: доктор физ.-мат. наук, профессор, С.Ф.Винокуров.
Рекомендовано
на заседании кафедры
математической информатики
протокол № ___ от ________________ 200_ г.
Зав. кафедрой __________________________ Н.А.Перязев
_____________________________
Одобрено
на заседании УМК факультета
математики, физики и информатики
протокол № ___ от ________________ 200_ г.
Председатель УМК ______________________