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  1. Science
  2. Master Degree
  3. Fisica [F1703Q - F1701Q]
  4. Courses
  5. A.A. 2025-2026
  6. 1st year
  1. Quantum Information and Quantum Computing
  2. Summary
Insegnamento Course full name
Quantum Information and Quantum Computing
Course ID number
2526-1-F1703Q043
Course summary SYLLABUS

Course Syllabus

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Obiettivi

Lo scopo dell'insegnamento e' quello di fornire un introduzione alla teoria dell'informazione e computazione quantistica e ai qubits, gli elementi di base per i computer e le tecnologie quantistiche. Lo studente acquisirà le basi teoriche fondamentali per affrontare temi di ricerca e sviluppo nel settore emergente delle tecnologie quantistiche.

In dettaglio:

Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente dovrà apprendere i concetti fondamentali dell'Informazione e Computazione Quantistica.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate: lo studente dovrà essere in grado di applicare la Teoria dell'Informazione e Computazione Quantistica allo studio delle tecnologie quantistiche.

Autonomia di giudizio: lo studente svilupperà capacità critiche e di giudizio nel saper scegliere tra gli strumenti forniti a lezione quello più appropriato per la soluzione di un determinato problema specifico.

Abilità comunicative: lo studente dovrà acquisire un linguaggio scientifico corretto e appropriato alle tematiche svolte nel corso

Capacità di apprendere: lo studente sarà in grado di approfondire concetti specifici, non presentati durante il corso, e di proseguire in modo autonomo nello studio avanzato su testi scientifici specializzati.

Contenuti sintetici

Introduzione ai principi fondamentali della fisica quantistica usati per i computer e le tecnologie quantistiche: entanglement, disuguaglianze di Bell, qubits e loro realizzazione fisica, esempi di circuiti quantistici ed algoritmi elementari.

Programma esteso

— Elementi di base della Meccanica Quantistica

— Entanglement e disuguaglianze di Bell

-- Informazione quantistica

-- Qubits

— Circuiti quantistici

— Esempi semplici di algoritmi quantistici

--- Esempi di correzione degli errori

-- Esempi di realizzazione fisica di qubits

Prerequisiti

Un corso di Meccanica Quantistica a livello della laurea triennale di fisica (le nozioni di base necessarie per questo insegnamento saranno comunque richiamate)

Modalità didattica

lezioni frontal, 6 cfu, in modalità erogativa in presenza

Materiale didattico

Ottimi libri sull'argomento:

— Quantum Computation and quantum Information, Nielsen and Chuang

— Quantum Computer Science, Mermin

Ci sono ottime lezioni online (se il link non funziona piu', google it!):

-- Corso di Scott Aaronson a Austin

-- Corso di John Preskill a Caltech (avanzato)

E molto materiale online per la programmazione, ma anche lezioni e video su quantum computing e qubits, su https://qiskit.org/

Periodo di erogazione dell'insegnamento

primo semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

esame orale con domande aperte sull'intero programma del corso. Saranno valutate conoscenza degli argomenti, capacita' di applicarli e chiarezza di esposizione.

Orario di ricevimento

su appuntamento, previa richiesta

Sustainable Development Goals

ISTRUZIONE DI QUALITÁ
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Aims

The aim of the course is to give an introduction to Quantum Information and Computing and to qubits, the basic elements of quantum computers and quantum technologies. The student will learn the fundamental theoretical basis to work and perform research in the emergent field of quantum technologies.

More in details

Knowledge and understanding: The student will learn the fundamental concepts of Quantum Computing and Quantum Information.

Applying knowledge and understanding: The student will learn to apply Quantum Computing and Quantum Information to the study of of quantum computers and quantum technologies.

Making judgments: The student will develop critical thinking and judgment skills in selecting the most appropriate tool, among those provided during the course, to solve a specific problem.

Communication skills: The student will be expected to acquire a correct and appropriate scientific language suited to the topics covered in the course.

Learning skills: The student will be able to deepen their understanding of specific concepts not covered during the course and to independently pursue advanced study using specialized scientific texts.

Contents

Introduction to the fundamental principles of quantum physics for Quantum Computing and Quantum Technologies: entanglements, Bell's inequalities, qubits and their physical realization, examples of quantum circuits and elementary algorithms.

Detailed program

— Basic elements of quantum mechanics

— Entanglement and Bell's inequalities

-- Quantum information

-- Qubits

— Quantum circuits

— Simple example of quantum algorithms

--- Examples of quantum correcting codes

-- Physical realization of qubits

Prerequisites

Knowledge of Quantum Mechanics at the level of the Bachelor degree (the basic notions necessary for this course will be reviewed)

Teaching form

lessons, 6 CFU, delivery mode, in presence

Textbook and teaching resource

Excellent books:

— Quantum Computation and quantum Information, Nielsen and Chuang

— quantum Computer Science, Mermin

Online lectures (if the link does not work anymore, google it!)

--Aaronson course at Austin

-- Preskill course at Caltech (advanced)

And a lot of online material about programming, but including lectures and videos on Quantum Computing and qubits, su https://qiskit.org/

Semester

first semester

Assessment method

oral exam with open questions on the entire program. It will be evaluated: knowledge of the topics, capacity of applying them and clarity of exposition.

Office hours

On student request, at agreed time

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION
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Key information

Field of research
FIS/02
ECTS
6
Term
First semester
Course Length (Hours)
42
Degree Course Type
2-year Master Degreee
Language
English

Staff

    Teacher

  • AZ
    Alberto Zaffaroni

Students' opinion

View previous A.Y. opinion

Bibliography

Find the books for this course in the Library

Enrolment methods

Manual enrolments

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