課程資訊
課程名稱
量子演算法
Quantum Algorithms 
開課學期
104-2 
授課對象
電機資訊學院  生醫電子與資訊學研究所  
授課教師
呂學一 
課號
CSIE5132 
課程識別碼
922 U4270 
班次
 
學分
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期一4,5,10(11:20~18:20) 
上課地點
博雅302 
備註
本課程上課時間為一4,5,10節,上課教室皆在博雅館R302。
總人數上限:121人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1042CSIE5132_ 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

This introductory course to quantum algorithms is concise but comprehensive, covering many key algorithms. It is mathematically rigorous but requires minimal background and assumes no knowledge of quantum theory or quantum mechanics. We will explain quantum computation in terms of elementary linear algebra. We assume the students have some familiarity with vectors, matrices, and their basic properties, but offers a review of all the relevant material from linear algebra. By emphasizing computation and algorithms rather than physics, the objective of this course is to make quantum algorithms accessible to students in computer science without the complications of quantum mechanical notation, physical concepts, and philosophical issues.

After explaining the development of quantum operations and computations based on linear algebra, we will present the major quantum algorithms, from seminal algorithms by Deutsch, Jozsa, and Simon through Shor’s and Grover’s algorithms to recent quantum walks. It covers quantum gates, computational complexity, and some graph theory.


 

課程目標
Understanding the computation model of quantum computers. Knowing classic quantum algorithms developed in the last decade.
 
課程要求
2016/7/1 (週五下午)可以到演算法實驗室(406)看期末考卷

第一堂課播放的投影片 https://www.youtube.com/watch?v=FyLUCjO5D48

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2016/6/25補記:課堂上我講了一個傳統演算法解決紅包問題時如果要有p的正確機率則至少需要打開pm-1個紅包袋,這個證明是錯的。謝謝昀儒,祐婷和子朋抓出錯誤。我重新證明了一次,這個新版本的證明的設定方法會讓查詢的次數多一次變成pm, 不過意思應該是一樣的:

http://www.csie.ntu.edu.tw/~hil/wput/qa20160625.jpg
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這是一門數學課,先修課程是線性代數與機率,無需物理或演算法背景知識。這門課單純用很基本的向量&矩陣的來定義與介紹過去一二十年內被發明的經典量子演算法,包括神奇的O(n^2)時間內將n位元數字因數分解的Shor演算法。和在O(n^0.5)時間內從n個位元中找到唯一的1位元位置的Grover演算法。這兩個演算法的效率是傳統Turing machine上的演算法完全無法望其項背的,雖然目前還沒有真正的量子電腦問世。

評分只會根據三次大考的成績,確切時間會在上課第一週調查同學們的時間之後敲定。白板板書上課,不會有投影片。上課請勿錄影或錄音。

三次考試時間: 4/11/2016, 5/16/2016, 6/20/2016, 都是週一的45兩節課

TA hours
地點: 資工系館德田館四樓406演算法實驗室
賴開元 (b00902072@ntu.edu.tw): 週二下午2:00~4:00
丁恩琳 (b99201034@ntu.edu.tw): 週三下午1:30~3:30; 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
 
指定閱讀
Quantum Computing, M. Hirvensalo, 2004, Springer

Quantum algorithms via linear algebra, R. J. Lipton and K. W. Regan, 2014, MIT Press

我們基本上就是按照課本的內容上課,從台大圖書館應該可以下載這兩本書的電子版。 
參考書目
Quantum Computation and Quantum Information, M. A. Nielsen and I. L. Chuang, 2011, Cambridge University Press

這本是量子計算的聖經,僅供參考。 
評量方式
(僅供參考)
   
課程進度
週次
日期
單元主題