AKTS - Quantum Hesaplamaya Giriş
Quantum Hesaplamaya Giriş (CMPE456) Ders Detayları
| Ders Adı | Ders Kodu | Dönemi | Saati | Uygulama Saati | Laboratuar Hours | Kredi | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Quantum Hesaplamaya Giriş | CMPE456 | Alan Seçmeli | 3 | 0 | 0 | 3 | 5 |
| Ön Koşul Ders(ler)i |
|---|
| N/A |
| Dersin Dili | İngilizce |
|---|---|
| Dersin Türü | Seçmeli Dersler |
| Dersin Seviyesi | Lisans |
| Ders Verilme Şekli | Yüz Yüze |
| Dersin Öğrenme ve Öğretme Teknikleri | Anlatım, Tartışma, Uygulama-Alıştırma, Sorun/Problem Çözme. |
| Dersin Öğretmen(ler)i |
|
| Dersin Amacı | Öğrencilere Kuantum bilgisayarlarının nasıl çalıştığı ve kuantum bilgisayarlarında yürütülecek algoritmaların nasıl uygulanacağı ve geliştirileceği konusunda net bir anlayış kazandırmak. Öğrencilere kuantum işlemlerini anlamak için temel bilgiler verilecek ve Kuantum teorisine kısaca giriş yapılacaktır. Öğrenciler gerçek ve simüle edilmiş Kuantum bilgisayarlarında gerçek Kuantum programlarını yürütecek, Kuantum algoritmaları, mimarisi, programlama dilleri, kriptografi, donanım hakkında konuları inceleyecek ve çalışmalarını sınıfta sunacaklardır. |
| Dersin Eğitim Çıktıları |
Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler;
|
| Dersin İçeriği | Kuantum Dünyasının özellikleri, karmaşık sayılar, karmaşık vektör uzayları, olasılıksal ve Kuantum sistemler, temel Kuantum Teorisi, Kübitler, Kuantum kapıları, Kuantum algoritmaları, Teorik bilgisayar biliminde kuantum hesaplama, Kuantum kriptografisine giriş, Kuantum bilgi teorisine giriş, Kuantum donanımına giriş. |
Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları
| Hafta | Konular | Ön Hazırlık |
|---|---|---|
| 1 | Ders Tanıtımı, Kuantum Dünyasına Giriş, Spin, Gerçek Kuantum Deneyi Quantum Computing for Everyone – Bölüm 1 | Quantum Computing for Everyone – Bölüm 1 |
| 2 | Kuantum Dünyasının Özellikleri, Karmaşık Sayılar | Ders Kitabı – Bölüm 1 |
| 3 | Karmaşık Vektör Uzayları | Ders Kitabı – Bölüm 2 |
| 4 | Olasılıksal ve Kuantum sistemler | Ders Kitabı – Bölüm 3 |
| 5 | Temel Kuantum Teorisi | Ders Kitabı – Bölüm 4 |
| 6 | Quantum Mimarisi: Kübitler, Kuantum Kapıları | Ders Kitabı – Bölüm 5 |
| 7 | Ara Sınav | |
| 8 | Kuantum Algoritmaları: Deutsch’un Algorithması, The Deutsch-Jozsa Algoritması | Ders Kitabı – Bölüm 6 |
| 9 | Kuantum Algoritmaları: Simon'ın Periyodiklik Algoritması, Grover'ın Arama Algoritması | Ders Kitabı – Bölüm 6 |
| 10 | Shor'un Faktörizasyon Algoritması, Kuantum Dünyasında Programlamaİkinci Kısım: İnsan Geri Bildirimi ile Pekiştirmeli Öğrenme (Chat hazırlığı) | Ders Kitabı – Bölüm 6, 7 |
| 11 | Deterministik, Deterministik Olmayan, Olasılıksal ve Kuantum Hesaplamaları | Ders Kitabı – Bölüm 8 |
| 12 | Kuantum Kriptografisi ve Işınlama | Ders Kitabı – Bölüm 9 |
| 13 | Kuantum Bilgi Teorisi ve Hata Düzeltme Kodları | Ders Kitabı – Bölüm 10 |
| 14 | Kuantum Donanımı: Hedefler ve Zorluklar | Ders Kitabı – Bölüm 11 |
| 15 | Ders Tekrarı | |
| 16 | Final Sınavı |
Kaynaklar
| Ders Kitabı | 1. Quantum Computing for Computer Scientists, Noson S. Yanofsky, and Mirco A. Mannucci, Publisher: Cambridge University Press, 2008. |
|---|---|
| Diğer Kaynaklar | 2. IBM Quantum Learning: https://learning.quantum.ibm.com/ |
| 3. Quantum Computation and Quantum Information, 10th Anniversary Edition, Michael A. Nielsen, and Isaac L. Chuang, Publisher: Cambridge University Press, December, 2010. | |
| 4. Quantum Computing for Everyone, Chris Bernhardt, Publisher: MIT Press, 2020. | |
| 5. Quantum Computing from the Ground Up, Riley Tipton Perry, 2012. |
Değerlendirme System
| Çalışmalar | Sayı | Katkı Payı |
|---|---|---|
| Devam/Katılım | - | - |
| Laboratuar | - | - |
| Uygulama | - | - |
| Alan Çalışması | - | - |
| Derse Özgü Staj | - | - |
| Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği | 2 | 20 |
| Ödevler | - | - |
| Sunum | 1 | 20 |
| Projeler | - | - |
| Rapor | - | - |
| Seminer | - | - |
| Ara Sınavlar/Ara Juri | 1 | 25 |
| Genel Sınav/Final Juri | 1 | 35 |
| Toplam | 5 | 100 |
| Yarıyıl İçi Çalışmalarının Başarı Notu Katkısı | 65 |
|---|---|
| Yarıyıl Sonu Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı | 35 |
| Toplam | 100 |
Kurs Kategorisi
| Temel Meslek Dersleri | X |
|---|---|
| Uzmanlık/Alan Dersleri | |
| Destek Dersleri | |
| İletişim ve Yönetim Becerileri Dersleri | |
| Aktarılabilir Beceri Dersleri |
Dersin Öğrenim Çıktılarının Program Yeterlilikleri ile İlişkisi
| # | Program Yeterlilikleri / Çıktıları | Katkı Düzeyi | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 1 | Matematik, fen bilimleri ve yazılım mühendisliği disiplinine özgü konularda yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisini kazanır. | |||||
| 2 | Karmaşık mühendislik problemlerini tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisini edinir. | |||||
| 3 | Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisini kazanır. | |||||
| 4 | Yazılım mühendisliği uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisini gösterir. | |||||
| 5 | Karmaşık mühendislik problemlerinin veya yazılım mühendisliği disiplinine özgü araştırma konularının incelenmesi için, deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisini geliştirir. | |||||
| 6 | Yazlım mühendisliği ile ilgili alanlarda disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi gösterir. | |||||
| 7 | Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi gösterir. | |||||
| 8 | En az bir yabancı dil bilgisi alır; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi kazanır. | |||||
| 9 | Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği knousnda farkındalık; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisini edinir. | |||||
| 10 | Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk hakkında bilgi sahip olur. | |||||
| 11 | Yazılım mühendisliği uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi sahibi olur. | |||||
| 12 | Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatı uygulamaları hakkında bilgi sahibi olur. | |||||
| 13 | Girişimcilik ve yenilikçilik hakkında farkındalık kazanır. | |||||
| 14 | Sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi sahibi olur. | |||||
| 15 | Yazılım mühendisliği uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi sahibi olur. | |||||
| 16 | Mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık kazanır. | |||||
| 17 | Yazılım alternatiflerini irdeleyerek bilgisayar tabanlı sistemlerin modellenmesi ve tasarımında, algoritma prensiplerini, matematiksel temelleri ve bilgisayar bilimleri teorisini uygulama becerisini uygular. | |||||
| 18 | Yazılım sistemlerinin analiz, tasarım, uygulama, doğrulama, geçerleme ve bakım süreçlerini uygulayarak geliştirilmesinde mühendislik yaklaşımlarını uygulama becerisi kazanır. | |||||
ECTS/İş Yükü Tablosu
| Aktiviteler | Sayı | Süresi (Saat) | Toplam İş Yükü |
|---|---|---|---|
| Teorik Ders saati (Sınav haftası dahildir: 16 x teorik ders saati) | 16 | 3 | 48 |
| Laboratuar | |||
| Uygulama | |||
| Derse Özgü Staj | |||
| Alan Çalışması | |||
| Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi | 16 | 2 | 32 |
| Sunum/Seminer Hazırlama | 1 | 10 | 10 |
| Projeler | |||
| Raporlar | |||
| Ödevler | |||
| Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği | 2 | 5 | 10 |
| Ara Sınavlara/Ara Juriye Hazırlanma Süresi | 1 | 10 | 10 |
| Genel Sınava/Genel Juriye Hazırlanma Süresi | 1 | 15 | 15 |
| Toplam İş Yükü | 125 | ||