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 hesaplama alanlarında yeterli bilgi birikimi kazanır; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, bilişim sistemleriyle ilgili mühendislik problemlerinin çözümünde kullanabilir. | |||||
| 2 | Karmaşık mühendislik problemlerini saptar, tanımlar, formüle eder ve çözer; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçer ve uygular. | |||||
| 3 | Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlar; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygular. | |||||
| 4 | Bilişim sistemleri mühendisliği uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirir, seçer ve kullanır; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanır. | |||||
| 5 | Karmaşık mühendislik problemlerinin veya bilişim sistemleri mühendisliği disiplinine özgü araştırma konularının incelenmesi için, deney tasarlar, deney yapar, veri toplar, sonuçları analiz eder ve yorumlar. | |||||
| 6 | Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde görev yapabilir; bireysel olarak çalışabilir. | |||||
| 7 | a. Sözlü ve yazılı etkin iletişim kurar; etkin rapor yazar ve yazılı raporları anlar, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilir, etkin sunum yapabilir, açık ve anlaşılır talimat verir ve alır. b. En az bir yabancı dil bilir. | |||||
| 8 | Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği konusunda farkındalık kazanır; bilgiye erişebilir, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izler ve kendini sürekli yeniler. | |||||
| 9 | a. Etik ilkelerine uygun davranır, mesleki ve etik sorumluluk bilinci kazanır. b. Bilişim sistemleri mühendisliği uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi edinir. | |||||
| 10 | a. Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi edinir. b. Girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık kazanır. c. Sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi edinir. | |||||
| 11 | a. Bilişim sistemleri mühendisliği uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi edinir. b. Mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık 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 | ||