• Length:
    10 Weeks
  • Effort:
    16–22 hours per week
  • Price:

    FREE
    Add a Verified Certificate for $49 USD

  • Institution
  • Subject:
  • Level:
    Introductory
  • Language:
    Русский
  • Video Transcript:
    Русский

About this course

Skip About this course

Курс «Физические основы квантовой информатики» рассчитан на студентов, обучающихся по бакалаврским и магистерским программам, связанным с защитой информации, и является вводным для последующего курса «Основы квантовой криптографии». Он посвящен изучению формализма квантовой физики и разбору физических моделей, использующихся в задачах квантовой информатики.
Цель курса состоит в том, чтобы сформировать у студентов базовые знания, необходимые для дальнейшего изучения методов криптографии и криптоанализа, основанных на фундаментальных законах квантовой физики.

What you'll learn

Skip What you'll learn
  • введение в квантовую физику
  • основные законы квантовой физики
  • устройство физических моделей, связанных с задачами квантовой информатики

Неделя 1. Введение
Урок 1. Какое отношение квантовая физика имеет к криптографии?
Урок 2. С чего началась квантовая физика?
Урок 3. От поляризации фотона к квантовому распределению ключа

Неделя 2. Принцип неопределенности для одного фотона
Урок 4. Волновой пакет и поле одного фотона
Урок 5. Переход к импульсному распределению и вывод соотношений неопределенности

Неделя 3. Гильбертово пространство квантовых состояний
Урок 6. Бра- и кет- вектора
Урок 7. Ортонормированный базис
Урок 8. Пример: поляризационные состояния фотона

Неделя 4. Операторы в гильбертовом пространстве, часть 1
Урок 9. Определение и примеры линейных операторов, эрмитово сопряжение, разложение по базису
Урок 10. Эволюция квантового состояния, проекторы

Неделя 5. Операторы в гильбертовом пространстве, часть 2
Урок 11. Операторы как наблюдаемые
Урок 12. Измерения в поляризационном базисе

Неделя 6. Принцип неопределенностей
Урок 13. Можно ли одновременно точно измерить разные наблюдаемые?
Урок 14. Соотношение неопределенностей Гейзенберга

Неделя 7. Координата и импульс
Урок 15. Непрерывные переменные, волновая функция
Урок 16. Операторы координаты и импульса

Неделя 8. Динамика квантовых систем, Картина Шредингера
Урок 17. Зависимость наблюдаемых от времени, Картина Шредингера, Уравнения Шредингера
Урок 18. Решение уравнения Шредингера для свободной одномерной частицы

Неделя 9. Динамика квантовых систем, картина Гейзенберга
Урок 19. Картина Гейзенберга
Урок 20. Решение уравнения Гейзенберга для свободной одномерной частицы и частицы в потенциале

Неделя 10. Гармонический осциллятор (ГО)
Урок 21. Гамильтониан ГО, переход к обезразмеренным переменным. Минимальная энергия ГО
Урок 22. Энергетический спектр ГО, Собственные волновые функции ГО

Неделя 11. Квантовое описание света
Урок 23. Квадратуры электромагнитных волн. Фоковксие состояния света
Урок 24. Когерентные состояния света
Урок 25. Светоделитель

Неделя 12. Двухуровневая система
Урок 26. Двухуровневая система, осцилляции Раби

Неделя 13. Перепутанные и смешанные состояния
Урок 27. Определение перепутанности. Перепутанные состояния фотонов
Урок 28. Смешанные состояния, теорема о запрете клонирования

Неделя 14. Смешанные состояния
Урок 29. Неравенста Белла. Формулировка
Урок 30. Нарушение неравенств Белла, неклассические корреляции

Meet your instructors

Константин Катамадзе
Кандидат физико-математических наук
National Research Nuclear University MEPhI

Pursue a Verified Certificate to highlight the knowledge and skills you gain $49.00

View a PDF of a sample edX certificate
  • Official and Verified

    Receive an instructor-signed certificate with the institution's logo to verify your achievement and increase your job prospects

  • Easily Shareable

    Add the certificate to your CV or resume, or post it directly on LinkedIn

  • Proven Motivator

    Give yourself an additional incentive to complete the course

  • Support our Mission

    EdX, a non-profit, relies on verified certificates to help fund free education for everyone globally

Who can take this course?

Unfortunately, learners from one or more of the following countries or regions will not be able to register for this course: Iran, Cuba and the Crimea region of Ukraine. While edX has sought licenses from the U.S. Office of Foreign Assets Control (OFAC) to offer our courses to learners in these countries and regions, the licenses we have received are not broad enough to allow us to offer this course in all locations. EdX truly regrets that U.S. sanctions prevent us from offering all of our courses to everyone, no matter where they live.