[評價] 111-2 鄭皓中量子資訊與計算

看板NTUcourse作者Apollo71 (星落)時間9月前 (2023/07/22 13:13)推噓3(3推 0噓 4→)

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※ 本文是否可提供臺大同學轉作其他非營利用途？（須保留原作者 ID）（是／否／其他條件）：是哪一學年度修課： 111-2 ψ 授課教師 (若為多人合授請寫開課教師，以方便收錄) 鄭皓中 λ 開課系所與授課對象 (是否為必修或通識課 / 內容是否與某些背景相關) 電機所、電信所、生醫電資所、量子計算學程（大學部也很歡迎來修！） Prerequisite: 線性代數、基礎的機率與統計及演算法複雜度知識 δ 課程大概內容 Theory of Quantum Information Processing - Theory: 這是一門理論課，主要從 information science 以及 system/engineering 的角度介紹 mathematical foundation of quantum information。 - Information processing: 包含但不限於 quantum systems, quantum noise, computation (circuit & algorithms), information theory, compression/communication, cryptography - Outline: Part I - Closed Quantum Systems 1. Foundations and Postulates for Closed Quantum Systems: Quantum States, Evolution, and Projective Measurements. 2. The Quantum No-Go Theorem: No-Cloning Theorem, No-Signaling Theorem, and No-Perfect Discrimination. 3. Basic Quantum Protocols: Teleportation, Dense Coding, Quantum Key Distribution. 4. Quantum Computation I: Quantum Circuit Model and Algorithms. 5. Quantum Computation II: Algorithms Based on Amplitude Amplification. 6. Quantum Computation III: Algorithms Based on Phase Estimation. 7. Quantum Computation IV: Integer Factorization Algorithm. 8. Quantum Non-Local Games. Part II - Open Quantum Systems 9. Foundations and Postulates for Open Quantum Systems: Density Operators, Quantum Channels, and Quantum Measurements. 10. Distance Measures: Quantum Fidelity, Trace Distance, and Quantum Entropies. 11. Quantum Shannon Theory I: Quantum Compression. 12. Quantum Shannon Theory II: Hypothesis Testing and Classical Communication over Quantum Channels. 13. Quantum Shannon Theory III: Quantum Communication over Quantum Channels. 14. Quantum Error Correction. 15. Advanced Topics: Quantum Machine Learning (as time permits). Ω 私心推薦指數(以五分計) ★★★★★ ★★★★★ η 上課用書(影印講義或是指定教科書) [1] Michael Nielsen and Issac Chuang. Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press, 2009. [2] P. Kaye, R. Laflamme, M. Mosca. An Introduction to Quantum Computing, Oxford University Press, 2007. [3] Benjamin Schumacher and Michael Westmoreland. Quantum Processes systems, and Information, Cambridge Press, 2010. [4] Joseph M. Renes. Quantum Information Theory: Concepts and Methods, de Gruyter, 2022. [5] Mark M. Wilde. Quantum Information Theory, Cambridge University Press, 2018. [6] John Watrous. The Theory of Quantum Information, Cambridge University Press, 2018. [7] Mario Ziman and Teiko Heinosaari. The Mathematical Language of Quantum Theory: From Uncertainty to Entanglement, Cambridge University Press, 2011. μ 上課方式(投影片、團體討論、老師教學風格) 老師會用平板講解自製 slides，語速流暢，接近思維的速度。我覺得老師對這門領域的理解已經深入到繼往開來的地步，能夠抽絲剝繭地分析演算法或定理的背後思路，以及劃分 QIC 這門領域的歷史分期，讓同學能對局部細節和全域地圖都有更清晰的認知。 σ 評分方式 Homeworks　45% (= 15% x 3) Mid-term exam 25% Final project 30% ρ 考題型式、作業方式期中考有五大題，形式與作業接近，比較注重基本觀念。作業共三次，一人一組，要繳交 PDF 檔，LaTeX perferred or clearly scanned。值得一提的是，每份作業都有 5-10% 的 bonus，認真寫常常可以拿到 100 以上的分數。我覺得作業對這門課的理解很有幫助，而且老師會在作業裡面提供 remarks，引導同學在不知不覺中進入問題的核心。 Final project 一至三人一組，學期初就會公布 guideline，有充足的時間可以找題目研究。這次平均分數超過 90，可見只要有用心付出，老師都會看見學生背後的苦心。如果影片講解優秀的話，還會被老師和助教放到課程網站 NTUCOOL 上和全班分享。我們這組做的主題是 An Introduction to Quantum Computation in Geometric Algebra，想從一個更廣義的數學框架觀察 quantum operation 背後的幾何直覺，我們從期中就開始執行充分的 literature survey 以及思路推導，最後很幸運地獲得最高分 97。有趣的是，今年因為修課學生不少，所以優秀影片被分成了五個派別: Quantum information theory, Quantum machine learning, Quantum signal processing, Quantum design automation and Other topics。我從中發現好多之前沒看過的酷主題，再次推進了心中 quantum fields 的邊界。 ω 其它(是否注重出席率？如果為外系選修，需先有什麼基礎較好嗎？老師個性？加簽習慣？嚴禁遲到等…) 不注重出席，這學期最多簽到 100 人。這學期期末的學生還有 59 人。如上所述，這門課最需要用到的先備知識是線性代數。有機率和演算法的基本概念會修起來更舒適，更有時間專注在 quantum 獨有的知識。 Ψ 總結學海無涯，天空沒有極限。這幾年台灣政府也開始投資發展量子技術，在這個量子科技逐漸興起的時代，我們常常可以看到 quantum 成為各種領域的前綴形容詞。修完這門 QIC 之後，將會能夠清楚了解哪些後綴詞 (quantum + "?") 是有道理的，確認 classical 和 quantum 的分野在哪裡，怎樣的情況下有 quantum advantage，並且培養讀懂相關論文的能力。現在如果想開始學習量子計算的話，網路上有相當多的開放式課程可以參考；我覺得皓中老師這門 QIC 最有趣也最難得的部分其實是後半段的 open quantum systems，從 closed 到 open 的探索過程，就像點亮一大片地圖般的領域展開，在這裡可以從老師身上吸收到很多書上看不到的背後理路，比較不會迷失在學術的森林裡，茫茫然，不知何所終。我非常推薦對 quantum information science 有興趣的同學來加入這個 learning flow，一起享受開拓知識邊界的樂趣！ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.161.34.29 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/NTUcourse/M.1690002786.A.DAA.html

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