شبکه‌های کوانتومی
Quantum Networks
| مقطع: تحصیلات تکمیلی | گرایش: شبکه‌های کامپیوتری |
| نوع درس: نظری | تعداد واحد: ۳ |
| پیش‌نیاز: – | هم‌نیاز: – |
هدف کلی
هدف از این درس، آشنایی دانشجویان با نظریه و کاربردهای شبکه‌های کوانتومی است. در بخش مقدمه و پایه‌ها، پیش‌نیازهای ریاضیاتی جبرخطی ارائه شده و مفاهیم پایه کیوبیت و نویز که برای مطالعه سیستم‌های اطلاعات کوانتومی لازم هستند، تدریس می‌شود. در بخش دوم، دانشجویان دانش عمیق‌تری از اطلاعات کوانتومی و سیستم‌های فراهم آورنده و مبتنی بر آن به‌دست می‌آورند. در این بخش مفهوم مهم تضعیف تشریح می‌شود و بر مبنای آن نیاز به موجودیت‌های تکرارکننده مطرح می‌شود. سپس یکی از کاربردهای مهم اطلاعات کوانتومی به نام توزیع کلید کوانتومی معرفی می‌شود. در بخش سوم، دانشجویان با معماری سطح بالای یک شبکه کوانتومی آشنا شده و اجرای این معماری از سطح لینک تا مسیریابی سطح شبکه بررسی و مطالعه می‌گردد.
سرفصل‌ها
- معرفی درس و آزمایش دو شکاف، اصول موضوعه مکانیک کوانتوم، کیوبیت و اندازه‌گیری
- نویز، ماتریس چگالی و انسجام
- درهم تنیدگی، کدگذاری ابرچگال و دورنوردی
- قضایای امکان‌ناپذیری
- پس زدن فاز
- پروتکل BB84
- توزیع کلید مبتنی بر درهم تنیدگی
- ارتباطات با فاصله زیاد: تضعیف، تکرارکننده‌ها
- پایه‌های فیزیکی: کیوبیت‌های در حرکت و ذخیره‌شده
- درهم تنیدگی دو و چند جانبه
- تشخیص و تصحیح خطا، خالص‌سازی
- معماری شبکه‌های کوانتومی: لینک‌ها و گره‌های کوانتومی، شبیه‌سازی شبکه‌های کوانتومی
- پروتکل‌های اتصال کوانتومی: درهم آمیختگی بین همسایه‌ها، مسیریابی کوانتومی
- کاربردها: امنیت، ابر کوانتومی، محاسبات کور
ارزیابی پیشنهادی
- تمرین نظری: ۱۵ درصد نمره
- تمرین عملی: ۱۵ درصد نمره
- ارائه مقاله: ۱۰ درصد نمره
- کوئیز: ۱۵ درصد نمره
- آزمون‌های میان‌ترم و پایان‌ترم: ۴۵ درصد نمره
منابع پیشنهادی
- R. V. Meter. Quantum Networking. ISTE Ltd, 2014.
- P. Kaye, R. Laflamme, and M. Mosca. An Introduction to Quantum Computing. Oxford University Press, 2007.
- M. A. Nielsen and I. L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press, 2010.
- .D. Stephen et. al.. QuNetSim: A Software Framework for Quantum Networks. IEEE Transactions on Quantum Engineering, 2021. http://dx.doi.org/10.1109/TQE.2021.3092395