BMETE15MF59

Nyomtatóbarát változatNyomtatóbarát változat
Tantárgy azonosító adatok
A tárgy címe: 
Topologikus rend és kvantumszámítás
A tárgy angol címe: 
Topological Order and Quantum Computation
A tárgy rövid címe: 
TopologikusRendKvantumSzám
2
0
0
v
Kredit: 
3
A tantárgy felelős tanszéke: 
Elméleti Fizika Tanszék
A tantárgy felelős oktatója: 
Dr. Asbóth János
A tantárgy felelős oktatójának beosztása: 
tudományos főmunkatárs
Akkreditációs adatok
Akkreditációra benyújtás időpontja: 
2018.03.17.
Akkreditációs bizottság döntési időpontja: 
2018.03.19.
Tematika
A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít: 
Kvantummechanika, szilárdtestfizika és kvantuminformáció alapjai.
A tantárgy szerepe a képzés céljának megvalósításában: 
TTK Fizikus MSc képzés szabadon választható tárgya
A tantárgy részletes tematikája magyarul és angolul: 

A tárgy célja annak ismertetése , hogyan lehet topologikusan rendezett állapotokban kvantuminformációt tárolni, és feldolgozni. Jelenleg ez tűnik az egyetlen járható útnak a nagyméretű kvantumszámítógépek építésére.

1) A kvantumszámítógépek alapjai: kvantumbit, kvantumkapuk, kvantumalgoritmusok logikai áramkörös leírása.
2) A kvantumos hibajavítás, a Shor-kódtól a topologikus kódig. Stabilizátor formalizmus.
3) A legegyszerűbb játékmodell a topologikus rendhez: a Kitaev-féle toric code Hamilton-operátor. Alapállapota, anyonikus elemi gerjesztései, húroperátorok, topologikus degeneráció.
4) A Kitaev-féle toric code mint kvantummemória. Műveletek az eltárolt kvantumbiteken (lyukak fonása, lattice surgery).
5) Hibák a Kitaev-féle toric code modellben. Hibajavító algoritmusok.
6) Univerzális kvantumszámítógéphez szükséges kapuk. Magic state distillation.
7) Egyéb topologikus kódok: color code, magasabb dimenziós kódok.
8) Nemábeli anyonok: twistek a Kitaev-féle toric code modellben. Ising anyonok. Kapcsolatuk a Majorana-fermionokkal.
9) A legegyszerűbb játékmodell a nemábeli topologikus rendhez: Fibonacci anyonok. Fúzió, fonás, kvantum dimenzió.
10) Univerzális kvantumszámítógép Fibonacci anyonokkal.
11) A topologikus rend általános elmélete az eddig megismert példákkal illusztrálva – diagrammatika, ötszög- és hatszög-egyenletek.
12) Kitekintés: a topologikus rend általános elméletének folytatása, a quantum double modellek.

Követelmények szorgalmi időszakban: 
Házifeladatok megoldása
Követelmények vizsgaidőszakban: 
Szóbeli vizsga
Pótlási lehetőségek: 
TVSZ szerint
Konzultációs lehetőségek: 
Igény szerint, előzetes egyeztetés alapján
Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom: 
Fowler et al: Surface codes: Towards practical large-scale quantum computation (PRA 86, 032324 (2012)
Bombin: An Introduction to Topological Quantum Codes
Bernevig, Neupert: Topological Superconductors and Category Theory
A tárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka mennyisége órákban (a teljes szemeszterre számítva)
Kontakt óra: 
28
Félévközi felkészülés órákra: 
22
Felkészülés zárthelyire: 
0
Zárthelyik megírása: 
0
Házi feladat elkészítése: 
12
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása (beszámoló): 
0
Egyéb elfoglaltság: 
0
Vizsgafelkészülés: 
28
Összesen: 
90
Ellenőrző adat: 
90
A tárgy tematikáját kidolgozta
Név: 
Dr. Asbóth János
Beosztás: 
tudományos főmunkatárs
Munkahely (tanszék, kutatóintézet, stb.): 
MTA Wiegner FK SZFI
A tanszékvezető neve: 
Dr. Szunyogh László