TÜRKÇE
ENGLISH
Genel Bilgi
| Birim | FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ |
| BİLGİSAYAR BİLİMLERİ PR. | |
| Kod | BBZ410 |
| Ad | Kuantum Hesaplama |
| Dönem | 2026-2027 Eğitim-Öğretim Yılı |
| Yarıyıl | 8. Yarıyıl |
| Süre (T+U) | 3-0 (T-U) (17 Hafta) |
| AKTS | 5 AKTS |
| Yerel Kredi | 3 Yerel Kredi |
| Eğitim Dil | Türkçe |
| Seviye | Üniversite Dersi |
| Tür | Normal |
| Etiket | MB Meslek Bilgisi Dersleri S Seçmeli |
| Öğretim Şekli | Yüz Yüze Öğretim |
| Bilgi Paketi Koordinatörü | Prof. Dr. FARUK KARADAĞ |
| Dersin Öğretim Elemanı |
Güncel dönem ders programı henüz yapılmamıştır.
|
Dersin Amacı / Hedefi
Bu dersin amacı, bilgisayar bilimi öğrencilerine kuantum hesaplamanın matematiksel temellerini, kuantum devre modelini, temel kuantum algoritmalarını ve kuantum hesaplamanın klasik hesaplama, karmaşıklık, kriptografi ve güvenilir hesaplama üzerindeki etkilerini teorik düzeyde kazandırmaktır.
Dersin İçeriği
Kuantum hesaplamaya giriş; klasik ve kuantum hesaplama modelleri; kompleks sayılar, vektör uzayları, iç çarpım, matrisler ve tensör çarpımı; qubit, süperpozisyon, ölçüm ve Bloch küresi; tek ve çok qubitli kuantum kapıları; kuantum devre modeli; dolanıklık, Bell durumları, no-cloning ilkesi, teleportasyon ve süper yoğun kodlama; Deutsch-Jozsa, Bernstein-Vazirani, Simon, Grover, Kuantum Fourier Dönüşümü, faz kestirimi ve Shor algoritmalarına giriş; kuantum hesaplama karmaşıklığı; kuantum gürültüsü, hata düzeltme ve NISQ dönemi; kuantum hesaplamanın kriptografi, güvenlik, optimizasyon ve yapay zekâ açısından etkileri.
Dersin Ön Koşulu
Yok
Kaynaklar
Ders Notu ve Kitaplar Yanofsky, N. S., & Mannucci, M. A. (2008). Quantum Computing for Computer Scientists. Cambridge University Press. Bernhardt, C. (2019/2020). Quantum Computing for Everyone. MIT Press. Wong, T. G. (2022). Introduction to Classical and Quantum Computing. IBM Quantum Learning Yanofsky, N. S., & Mannucci, M. A. (2008). Quantum Computing for Computer Scientists. Cambridge University Press. Bernhardt, C. (2019/2020). Quantum Computing for Everyone. MIT Press. Wong, T. G. (2022). Introduction to Classical and Quantum Computing. IBM Quantum Learning
Notlar
Ders Diğer kaynaklar Rieffel, E. G., & Polak, W. H. (2011). Quantum Computing: A Gentle Introduction. MIT Press. IBM Quantum Learning MIT OpenCourseWare, Quantum Computatio Rieffel, E. G., & Polak, W. H. (2011). Quantum Computing: A Gentle Introduction. MIT Press. IBM Quantum Learning MIT OpenCourseWare, Quantum Computatio
Dersin Öğrenme Çıktıları
| Sıra | Dersin Öğrenme Çıktıları |
|---|---|
| ÖÇ01 | Kuantum hesaplama için gerekli kompleks vektör, matris, iç çarpım ve tensör çarpımı kavramlarını açıklar. |
| ÖÇ02 | Qubit, süperpozisyon, ölçüm ve Bloch küresi kavramlarını matematiksel gösterimlerle ifade eder. |
| ÖÇ03 | Tek ve çok qubitli kuantum kapılarının durum vektörleri üzerindeki etkilerini analiz eder. |
| ÖÇ04 | Basit kuantum devrelerini kapı dizileri ve ölçüm adımları üzerinden çözümler. |
| ÖÇ05 | Dolanıklık, Bell durumları, teleportasyon ve süper yoğun kodlama protokollerini açıklar |
| ÖÇ06 | Deutsch-Jozsa, Bernstein-Vazirani, Grover, Kuantum Fourier Dönüşümü ve Shor algoritmalarının temel çalışma mantığını çözümler. |
| ÖÇ07 | Kuantum algoritmalarını klasik algoritmalarla hesaplama karmaşıklığı açısından karşılaştırır. Compares quantum algorithms with classical algorithms in terms of computational complexity. |
| ÖÇ08 | Kuantum gürültüsü, hata düzeltme ve NISQ dönemi sınırlamalarının hesaplama güvenilirliğine etkisini değerlendirir |
| ÖÇ09 | Kuantum hesaplamanın kriptografi, optimizasyon, makine öğrenmesi ve bilgi güvenliği alanlarındaki olası etkilerini tartışır |
Program Öğrenme Çıktıları ile İlişkisi
| Sıra | Tür | Program Öğrenme Çıktıları | Duzey |
|---|---|---|---|
| PÖÇ01 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Bilgisayar Bilimleri temel kavramları, algoritmalar ve veri yapıları hakkında geniş bir bilgi yelpazesi kazandırır. | 3 |
| PÖÇ02 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Yazılım geliştirme, programlama dilleri ve veritabanı yönetimi gibi temel bilgisayar konularını öğrenir. | |
| PÖÇ03 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Veri bilimi, yapay zeka ve makine öğrenimi gibi ileri düzey bilgisayar alanlarını anlar. | 3 |
| PÖÇ04 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Bilgisayar ağları, siber güvenlik ve veritabanı tasarımı gibi konularda bilgi edinir. | |
| PÖÇ05 | Beceriler - Bilişsel, Uygulamalı | Algoritmaları tasarlama, uygulama ve analiz etme becerilerini geliştirir. | |
| PÖÇ06 | Beceriler - Bilişsel, Uygulamalı | Farklı programlama dillerini etkili bir şekilde kullanabilme yeteneği kazanır | 4 |
| PÖÇ07 | Beceriler - Bilişsel, Uygulamalı | Veri analizi, veritabanı yönetimi ve büyük veri işleme becerilerini öğrenir. | |
| PÖÇ08 | Beceriler - Bilişsel, Uygulamalı | Yazılım geliştirme projelerinde çalışarak pratik deneyim kazanır. | |
| PÖÇ09 | Yetkinlikler - Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği | Ekip içinde işbirliği yapma ve iletişim becerilerini güçlendirir. | |
| PÖÇ10 | Yetkinlikler - Alana Özgü Yetkinlik | Teknolojik yeniliklere açık bir zihniyet kazandırır. | |
| PÖÇ11 | Yetkinlikler - Öğrenme Yetkinliği | Sürekli öğrenme ve kendini geliştirme yetkinliğini teşvik eder. | 3 |
| PÖÇ12 | Yetkinlikler - İletişim ve Sosyal Yetkinlik | Karmaşık sorunları çözme yeteneği geliştirir. | 3 |
Haftalık Akış
| Hafta | Konu | Ön Hazırlık | Yöntemler |
|---|---|---|---|
| 1 | Klasik hesaplama, kuantum hesaplamaya motivasyon, kuantum avantajı fikri | Kaynakçalardan ilgili bölümler okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma, Beyin Fırtınası |
| 2 | Kuantum hesaplama için lineer cebir: kompleks vektörler, matrisler, iç çarpım | Kaynakçalardan ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma, Beyin Fırtınası |
| 3 | Qubit, süperpozisyon, ölçüm, Born kuralı, Bloch küresi | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma, Beyin Fırtınası |
| 4 | Çok qubitli sistemler, tensör çarpımı, dolanıklık ve Bell durumları | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma, Beyin Fırtınası |
| 5 | Tek qubitli ve çok qubitli kuantum kapıları: X, Y, Z, H, S, T, CNOT, Toffoli | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma, Beyin Fırtınası |
| 6 | Kuantum devre modeli, evrensellik, no-cloning ilkesi, faz geri tepmesi | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma, Beyin Fırtınası |
| 7 | Deutsch, Deutsch-Jozsa ve Bernstein-Vazirani algoritmaları | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma, Beyin Fırtınası |
| 8 | Ara Sınavlar | Genel tekrar | Ölçme Yöntemleri: Yazılı Sınav, Proje / Tasarım |
| 9 | Simon algoritması, Kuantum Fourier Dönüşümü ve faz kestirimi | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma, Problem Çözme |
| 10 | Grover arama algoritması ve genlik yükseltme | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma |
| 11 | Shor algoritmasına giriş: periyot bulma ve çarpanlara ayırma fikri | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma, Proje Temelli Öğrenme |
| 12 | Kuantum teleportasyon, süper yoğun kodlama ve BB84 protokolü | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Beyin Fırtınası |
| 13 | Kuantum gürültüsü, decoherence, kuantum kanalları ve hata düzeltmeye giriş | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Beyin Fırtınası |
| 14 | NISQ dönemi, fiziksel gerçekleştirme yaklaşımları, donanım sınırlılıkları | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma |
| 15 | Kuantum hesaplamanın kriptografi, güvenlik, optimizasyon ve yapay zekâ etkileri | Kaynakçalarda verilen ilgili bölüm okunmalı | Öğretim Yöntemleri: Tartışma |
| 16 | Yarıyıl Sonu Sınavları | Genel Tekrar yapılsın | Ölçme Yöntemleri: Yazılı Sınav, Proje / Tasarım |
| 17 | Yarıyıl Sonu Sınavları | Genel Tekrar Yapılsın | Ölçme Yöntemleri: Yazılı Sınav, Proje / Tasarım |
Öğrenci İş Yükü - AKTS
| Çalışmalar | Sayısı | Süresi (Saat) | İş Yükü (Saat) |
|---|---|---|---|
| Ders ile İlgili Çalışmalar | |||
| Ders (Sınav haftaları dahil değildir) | 14 | 5 | 70 |
| Sınıf Dışı Ders Çalışma (Ön çalışma, pekiştirme) | 10 | 4 | 40 |
| Değerlendirmeler ile İlgili Çalışmalar | |||
| Ödev, Proje, Diğer | 2 | 4 | 8 |
| Ara Sınavlar (Yazılı, Sözlü, vs.) | 1 | 6 | 6 |
| Yarıyıl/Yıl Sonu/Final Sınavı | 1 | 8 | 8 |
| Toplam İş Yükü (Saat) | 132 | ||
| Toplam İş Yükü / 25 (s) | 5,28 | ||
| AKTS | 5 AKTS | ||