Skip to content

Latest commit

 

History

History
138 lines (116 loc) · 8.28 KB

trainings.md

File metadata and controls

138 lines (116 loc) · 8.28 KB
bg layout permalink title summary active
trainings.jpg
default
/trainings/
Tematy szkoleń
Lista szkoleń
false

Podstawy matematyczne SI i obliczeń kwantowych

  • Elementy rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej.
  • Testowanie statystyczne – wprowadzenie i omówienie przykładów (w tym m.in. testu Shapiro-Wilka, testu t dla par, testu Wilcoxona).
  • Metoda stochastycznego spadku wzdłuż gradientu.
  • Elementy algebry liniowej (macierze i działania na macierzach, wektory i wartości własne macierzy, przestrzeń wektorowa, iloczyn skalarny).
  • Notacja Diraca.
  • Bit kwantowy (kubit) – definicja matematyczna i interpretacja graficzna.
  • Elementy rachunku prawdopodobieństwa.
  • Elementy statystyki matematycznej, w tym testowanie hipotez statystycznych.
  • Metoda stochastycznego spadku wzdłuż gradientu.
  • Elementy algebry liniowej.
  • Notacja Diraca i pojęcie bitu kwantowego (kubitu).
  • Metody jądrowe i „kernel trick”.

Obliczenia i algorytmy kwantowe

Zagadnienia teoretyczne

  • Zagadnienia wstępne, fizyka mikroświata, efekty kwantowe.
  • Wprowadzenie do podstaw fizyki kwantowej, omówienie zjawisk na poziomie mikroskopowym.
  • Ewolucja układu w czasie. Równanie Schrödingera.
  • Stany kwantowe i superpozycja stanów – definicje i przykłady.
  • Pomiar kwantowy – czym jest i jakie są jego efekty?
  • Wyjaśnienie procesu pomiaru w mechanice kwantowej i jego wpływu na stan układu.
  • Hamiltonian, ewolucja unitarna: Analiza roli Hamiltonianu w opisie ewolucji kwantowej i pojęcia ewolucji unitarnej.
  • Bramki kwantowe: Przedstawienie podstawowych operacji na qubitach za pomocą bramek kwantowych.
  • Układy złożone, iloczyn tensorowy, stany produktowe, stany splątane, stany Bella.
  • Informacja klasyczna vs informacja kwantowa. Częściowa konwersja obu form informacji w siebie.
  • No cloning theorem: Omówienie fundamentalnego twierdzenia o niemożności skopiowania stanu kwantowego.
  • Kwantowe gęste kodowanie. Kwantowa teleportacja.
  • Kwantowa kryptografia: Wprowadzenie do zastosowań kryptografii kwantowej, które oferują nowy poziom bezpieczeństwa komunikacji.

Uczenie maszynowe

  • Analiza i przygotowanie zbiorów danych: podstawowe narzędzia data mining (statystyki opisowe, algorytmy grupowania, algorytmy rzutowania), zasady ich użycia, ćwiczenia praktyczne z przygotowywania zbiorów dla klasyfikacji i regresji
  • Budowa eksperymentu klasyfikacji: miary wydajności, podział zbiorów (walidacja krzyżowa, optymalizacja hiperparametrów, przetrenowanie, przekleństwo wymiarowości), porównanie klasyfikatorów testami statystycznymi, wybór metod przetwarzania wstępnego
  • Najważniejsze klasyfikatory. Konfigurowanie i wykorzystanie SVM. Konfiguracja i trenowanie sieci MLP (krzywa loss, optymalizacja, funkcje aktywacji, hiperparametry)
  • Diagnostyka procesu treningu sieci neuronowej, weryfikacja skuteczności, ataki na sieć, wyjaśnianie działania sieci
  • Zaawansowane architektury sieci neuronowych, głębokie hierarchie cech, implementacja treningu (w tym transfer learning)

Uczenie architektur kwantowych

Zagadnienia teoretyczne

  • Bramkowe komputery kwantowe: Szczegółowy opis budowy i zasad działania komputerów kwantowych opartych na bramkach.
  • Kubity i stany kubitu: Omówienie podstawowych jednostek informacji kwantowej, ich reprezentacji i właściwości na architekturach IBMQ.
  • Splątanie kwantowe: Wyjaśnienie fenomenu splątania oraz jego znaczenia w obliczeniach kwantowych na architekturach IBMQ.
  • Bramkowy model obliczeń: Przedstawienie zasad działania komputerów kwantowych opartych na bramkach w odniesieniu do architektur IBMQ.
  • Obwody kwantowe: Budowa i analiza podstawowych obwodów kwantowych.
  • Perceptron: Przypomnienie klasycznego perceptronu oraz zasad jego działania i uczenia.
  • Python: Krótkie przypomnienie podstawowej składni języka Python, niezbędnej do implementacji obwodów kwantowych.
  • Ograniczenia komputerów kwantowych: Omówienie problemów i ograniczeń związanych z obecnym stanem technologii kwantowej.
  • Źródła błędów w komputerach bramkowych: Analiza typowych źródeł błędów w obliczeniach kwantowych i ich wpływu na wyniki.
  • Kwantowy model perceptronu: Budowa, elementy składowe oraz przykładowe obwody kwantowego perceptronu.
  • Uzyskanie dostępu do IBMQ: Proces rejestracji i uzyskania dostępu do platformy IBMQ.
  • Podstawy biblioteki qiskit: Wprowadzenie do biblioteki Qiskit, narzędzia do programowania komputerów kwantowych.
  • Podstawowe operacje w portalu IBMQ: Nauka monitorowania i zarządzania obliczeniami kwantowymi za pomocą portalu IBMQ.
  • Symulatory architektur komputerów bramkowych: Implementacja pierwszego programu na symulatorze kwantowym.
  • Symulatory lokalne vs chmurowe: Porównanie lokalnych i chmurowych symulatorów kwantowych.
  • Implementacja programu uruchamianego na komputerze bramkowym: Praktyczna realizacja przygotowania stanu splątanego.
  • Implementacja składowych perceptronu: Tworzenie i testowanie podstawowych elementów kwantowego perceptronu.

Praktyka

  • Obserwacje działania modelu dla losowo dobranych wag: Analiza wyników działania perceptronu z losowo wybranymi wagami.
  • Implementacja algorytmu uczenia kwantowego perceptronu: Kodowanie i testowanie algorytmu uczącego perceptronu.
  • Uczenie kwantowego modelu perceptronu, weryfikacja wyników: Proces uczenia modelu perceptronu i ocena jego skuteczności.
  • Model bramkowy vs wyżarzanie kwantowe: Porównanie dwóch podejść do obliczeń kwantowych: modelu bramkowego i wyżarzania kwantowego.
  • Algorytm QAOA: Przegląd algorytmu Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) i jego zastosowań.

Zagadnienia dodatkowe:

  • Model bramkowy vs wyżarzanie kwantowe.
  • Algortym QAOA.

Kwantowe sieci neuronowe i kwantowe metody jądrowe

  • Kwantowe bramki parametryzowalne.
  • Kwantowe obwody parametryzowalne.
  • Kwantowe algorytmy wariacyjne.
  • Różniczkowanie funkcji opartych o obwody parametryzowalne.
  • Kwantowa metoda przesuwania parametrów.
  • Optymalizacja parametrów obwodów kwantowych.
  • Kwantowe sieci neuronowe.
  • Ładowanie danych do sieci.
  • Architektury sieci kwantowych.
  • Kwantowe metody jądrowe.
  • Klasyfikacja za pomocą kwantowych sieci neuronowych i kwantowych metod jądrowych.
  • Biblioteka Pennylane.
  • Implementacja prostego klasyfikatora jedno-kubitowego.
  • Implementacja klasyfikatora z ponownym ładowaniem danych.
  • Implementacja klasyfikatora wykorzystującego splątanie.
  • Dobór architektury sieci.
  • Implementacja klasyfikatora SVM wykorzystującego kwantową metodę jądrową

Kwantowe wyżarzanie kombinatorycznych problemów optymalizacyjnych

Zagadnienia teoretyczne

  • Klasyczny model Isinga: kodowanie / zmienne, znaczenie, stany nisko-energetyczne.
  • Interpretacja fizyczna modelu Isinga: znaczenie oddziaływań i pól magnetycznych.
  • Model QUBO: znaczenie, przykłady, równoważność z modelem Isinga.
  • Kodowanie dyskretnych problemów optymalizacyjnych za pomocą QUBO / Isinga.
  • Algorytm wyczerpującego przeszukiwania (Brute-Force): certyfikacja, ograniczenia.
  • Analiza złożoności problemu poszukiwania stanu podstawowego: trudności i wyzwania.
  • Podejście heurystycznie: przegląd klasycznych algorytmów inspirowanych fizycznie.
  • Kwantowanie modelu Isinga: kwantowy model Isinga z poprzecznym polem.
  • Związek pomiędzy klasycznym a kwantowym modelem Isinga: problem własny a sortowanie.
  • Twierdzenie adiabatyczne w mechanice kwantowej oraz kwantowe wyżarzanie.
  • Kwantowy procesor wyżarzający D-Wave: opis, dostępne topologie, osadzanie problemów.

Praktyka

  • Rozwiązywanie modelu Isinga z wykorzystaniem kwantowego wyżarzania.
  • Praktyczne wykorzystanie biblioteki D-Wave Ocean.
  • Implementacja algorytmu wyczerpującego przeszukiwania.
  • Implementacja algorytmu typu „Branch & Bound”.
  • Implementacja algorytmu symulowanej bifurkacji.
  • Implementacja algorytmu symulowanego wyżarzania.
  • Implementacja algorytmu równoległego wyżarzania.
  • Wykorzystanie procesorów graficznych (GPU) w algorytmach heurystycznych.
  • Analiza porównawcza algorytmów dla wybranych instancji problemów Isinga.

Zagadnienia dodatkowe

  • Sieci tensorowe: rodzaje, konstrukcja, zwężanie.
  • Siec tensorowa typu MPS (1D) oraz PEPS (2D).
  • Emulacja procesorów wyżarzających za pomocą sieci tensorowych.
  • Różnorodność stanów nisko-energetycznych, droplety oraz ich znaczenie.