Argomenti principali del corso

1. Introduzione alla teoria dell’informazione quantistica (bit classici e quantum bits, uso del prodotto tensore, misurazione dei quantum bits, eseguire operazioni sui qubits, teorema di no-cloning, la sfera di Bloch)
2. Complementi matematici per lo studio della crittografia quantistica (operatore densità, prodotto tensore di stati misti, traccia parziale, misura a valori operatoriali positivi)
3. Codifica di quantum bits con il protocollo one-time pad
4. La forza dell’entanglement (stati separabili e stati entangled, purificazione e teorema di Uhlmann, decomposizione di Schmidt, uso dell’entanglement per la condivisione di informazioni riservate di tipo classico, monogamia dell’entanglement)
5. Introduzione alla ‘privacy amplification’
6. Introduzione alla distribuzione delle chiavi crittografiche quantistiche
7. I protocolli di distribuzione delle chiavi (definizioni e concetti, il protocollo BB84, crittografia quantistica in pratica)
8. Crittografia quantistica con dispositivi non affidabili
9. Ulteriori applicazioni della crittografia quantistica (quantum money, randomness generation, secure two- and multi-party computation,delegated quantum computation)
10. Risorse utili per approfondire le tematiche trattate

Requisiti

Per affrontare il corso al meglio è necessaria una conoscenza molto approfondita dell’algebra lineare e della teoria della probabilità. E’ richiesta anche la conoscenza di alcuni argomenti di base della teoria dell’informazione quantistica (qubit e la misurazione semplice). Se sei completamente a digiuno di teoria dell’informazione quantistica, ti verranno fornite delle risorse aggiuntive per approfondire e colmare le tue lacune.

Materiale Didattico

Gli studenti, durante il corso, potranno ottenere il materiale didattico fornito dal docente mediante l’accesso alla piattaforma di e-learning, Moodle, utilizzata durante le lezioni.

Il materiale didattico è costituito da slides in formato pdf, articoli di riferimento, ed eventuali video di approfondimento messi a disposizione dal docente stesso.

Verifiche sull’Apprendimento

Per ottenere l’attestato di partecipazione che certifichi l’avvenuto apprendimento degli argomenti trattati nel corso, gli allievi saranno invitati a rispondere, al termine di ogni modulo didattico, a dei quiz sulla piattaforma Moodle.