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量子信息与量子密码  201M5008H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:杨理
课程编号: 201M5008H 课时: 40 学分: 2.0
课程属性: 专业普及课 主讲教师:杨理
英文名称: Quantum information and quantum cryptography

教学目的、要求

本课程为网络空间安全学科研究生的普及课,讲授量子信息、量子计算、量子通信和量子密码等研究前沿的主要思想、方法和理论。量子信息概念是从自然界基本定律出发对信息概念所作的自然推广,量子信息科学与技术是近二十年来迅猛发展、在基础研究和应用技术领域都具有重要意义的新兴交叉学科。本课程的教学目的是使同学们熟悉量子信息科学与技术的基础理论,掌握其基本思想和方法,为从事相关研究工作准备必要的知识和能力。本课程同样适合物理学、数学和计算机科学与技术等学科的研究生选修。

预修课程

普通物理,线性代数

教 材

M.A. Nielsen and I.L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press

主要内容

第一章 经典信息与量子信息 经典比特与量子比特,经典逻辑门与量子逻辑门,经典信息与量子信息,经典算法与量子算法,经典计算机与量子计算机,量子计算机容许逻辑深度 

第二章 线性代数与量子力学基础 矩阵的极式分解,奇异值分解,正规算子的谱分解定理,算子函数,密度算子,复合体系,二体纯态的Schmidt分解定理,量子POVM测量理论,Neumark定理,Bell定理与Bell不等式

第三章 量子信息理论基础 迹距离与保真度,Von Neumann熵,Holevo定理,纠缠变换与LOCC,纠缠的蒸馏与纯化,纠缠的分类与度量 

第四章 量子通信 量子超密编码,量子Teleportation,量子纠缠交换,量子信道容量,量子错误,Shor量子码,经典Hamming码与CSS量子纠错码 

第五章 量子算法 若干早期量子算法,量子Fourier变换,相位估计,Shor算法及其发展 

第六章 量子密码 QKD基本协议,Decoy态方法,仪器无关的安全性,量子保密信道,量子位承诺问题,量子公钥密码体制,量子信息密码学

参考文献

A.Peres, Quantum Theory: Concepts and Methods, Kluwer Academic, Dordrecht,1993
J.Gruska, Quantum Computing, McGraw-Hill Publishing Company,1999

授课时间: 星期一, 第9、10、11节
授课地点: 教1-209
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15

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