ACIT4321 Quantum Information Technology Emneplan

Quantum information technology implements quantum phenomena to process information and communicate it beyond the limits of the classical world. According to the EU Quantum Technologies Flagship report, such technology is based on the following pillars:

• Quantum computation
• Quantum communication
• Quantum simulation
• Quantum metrology and sensing

This course will introduce students to the first three of these fields, by equipping them with knowledge of principles, ideas, and methods. Many of these methods are also applicable within several other fields.

Prior knowledge in quantum physics is not required. The students will be trained to create their own quantum algorithms, simulate quantum systems, and implement the corresponding programs on classical and quantum computers. By implementing calculations and simulations of quantum systems, the students will learn about the fundamental quantum phenomena and key concepts. Moreover, in order to lay the proper foundation, the fundamental concepts of classical information theory is introduced.

A selection of recently published quantum algorithms and methods, including communication protocols, computational methods of modern quantum physics, and optimization algorithms, will be presented and analysed. Particular focus will be given to applications in data science in order to address research challenges in sustainable systems. Finally, the most recent challenges and particular proof of concept problems, including so-called quantum supremacy, will be addressed.

For å fremstille seg til eksamen må følgende oppgaver være godkjent:

• Observasjonspraksis 2 dager
• På bakgrunn av observasjonspraksis utarbeider studentene en refleksjonsoppgave som knyttes til et selvvalgt tema og relateres til klinisk virksomhet, tverrfaglighet eller organisatoriske faktorer. Arbeidet er en faglig tekst som presenteres på samling og danner grunnlag for diskusjon i studentgruppen. Arbeidskravet kan gjøres individuelt eller i grupper på 2-3 studenter. Arbeidet skal knyttes til ett eller flere av læringsutbyttebeskrivelsene og pensumlitteratur skal benyttes. Omfang 1000 ord (+/- 20 %)
• 80% tilstedeværelse på samling

Students taking the course should be familiar with elementary calculus, including the concepts of complex numbers and numerical methods, and with basic linear algebra. Moreover, the students should be in command of a programming language/computing environment such as, e.g., Python, MATLAB or C(++).

In this regard, it is worth mentioning that the first lectures of the course will be spent on reminding the students of the basic concepts from mathematics.

A student who has completed this course should have the following learning outcomes defined in terms of knowledge, skills and general competence:

Knowledge

On successful completion of the course the student

• is able to model and simulate numerically simple quantum systems and processes - both on classical and quantum computers.
• is familiar with fundamental key concepts within information theory such as Shannon Entropy, noiseless and noisy-channel coding theorems, and optimal coding algorithms.
• knows what a qubit is and how the information content grows when qubits are connected.
• is familiar with the elementary operations, or gates, of quantum computing - including gates such as the Hadamard gate and CNOT.
• knows the present state of the art when it comes to existing quantum computers.
• can implement simple quantum algorithms and run them on actual quantum computers.
• knows basic quantum communication protocols such as key distributions and secret sharing and understands the ideas behind them.

Skills

On successful completion of the course the student

• can independently devise, implement and run calculations and simulations of simple quantum systems.
• will have the necessary knowledge to design her/his own quantum algorithms.
• is familiar with several methods, such as Shor’s algorithm and quantum annealing, which enables quantum computers to solve problems considerably faster than classical computers.
• is familiar with how quantum technology affects traditional encryption schemes, and provides novel ones.

General competence

On successful completion of the course the student

• is familiar with several phenomena specific to quantum physics - such as quantization, particle interference, collapse of the wave function and entanglement.
• is familiar with how information may be described by quantitative means - both within a classical and a quantum context.
• knows how to revise and improve on implementations of quantum programs.
• can address some of the practical challenges related to building quantum computers.
• knows the importance of quantum computing within information technology and the open challenges yet to be solved in this scope.

The teaching is organized in sessions where the subject material is presented, and in sessions where the students solve problems on their laptops and prototype quantum computers. The latter is done using online cloud platforms currently provided by enterprises such as, e.g., IBM and D-Wave. Between these sessions, the students are expected to work independently, using their computers, access to quantum computers, and course notes.

In the last stage of the cource, the students are required to complete and present an individual project that involves (i) simulation of a quantum system/process, (ii) simulation of a quantum communications protocol, or (iii) creation of a quantum code and its implementation on a quantum processor using an online cloud platform. The project should be concluded by submitting a report which provides a description of the project, its motivation and implementation, and an analysis the obtained results.

The report of the individual project must be approved before examination.

Emnet BPAL6010 introduserer grunnlagstenkning om palliasjon og palliasjon til barn, ungdom og deres familier og deres fysiske, psykiske, sosiale, åndelige og eksistensielle behov fra diagnosetidspunkt, gjennom sykdomsforløp og i oppfølging av familiene etter barnets død. For ungdom kan overgangen fra barneavdeling til behandling som voksen være en utfordring og studiet vil også rette søkelys på denne overgangen (transisjon).Tverrfaglig samhandling mellom tjenestenivåer og i barnepalliative team er sentralt for å oppnå helhetlig oppfølging der livskvalitet er et sentralt mål. Orientering om tjenestetilbud og hvordan palliasjon til barn organiseres i ulike deler av helsetjenesten i Norge og i andre land, tilegnes blant annet gjennom hospitering ved en selvvalgt institusjon/tjeneste. I møte med alvorlig syke barn og ungdom stilles fagutøvere overfor en rekke etiske utfordringer som aktualiseres i ulike kliniske settinger i eksempelvis nyfødtintensivavdelinger, barneintensivavdelinger, barnehabilitering og andre enheter der barn og ungdom med livstruende og livsbegrensende tilstander oppholder seg. Emnet gir studentene anledning til å diskutere problemstillinger fra egen praksis med medstudenter og forelesere.

Opptak til studiet.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert i kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten

• kan vurdere tiltak som er nødvendig for å ivareta barnet, ungdommen og familiens fysiske, psykiske, sosiale, åndelige og eksistensielle behov og som kan forbedre barnets og familiens livskvalitet
• kan gjøre rede for utvikling av tjenestetilbudet i barnepalliasjon og samhandling i tverrfaglige barnepalliative team
• kan gjøre rede for tverrfaglig organisering og samhandling mellom tjenestenivåer, og hvordan tjenestetilbud kan fungere i et gjensidig samspill mellom tjenestenivåer
• kan kritisk vurdere smerte- og symptomhåndtering av barn og ungdom med livstruende og livsbegrensende tilstander
• kan gjøre rede for barn, ungdom og familiers rettigheter, lover og retningslinjer som regulerer helse- og omsorgstjenestene
• kan drøfte modeller for etisk refleksjon

Ferdigheter

Studenten

• kan identifisere barn og ungdom med palliative behov og utvikle tiltaksplan i tråd med pasientforløpsmodeller
• kan identifisere behov for helhetlig og livslang palliasjon til barn, ungdom og deres familier og ivareta familienes behov for oppfølging etter barnets død
• kan utvikle tjenestetilbud til barn og ungdom med palliative behov og deres familier sammen med andre tjenesteutøvere i tverrfaglige team
• kan identifisere etiske problemstillinger og reflektere kritisk ved bruk av etiske modeller for refleksjon
• kan identifisere og gjøre rede for lovverket og etiske utfordringer ved livsavslutning eller livsforlengende behandling
• kan gjøre rede for tilbudet om palliasjon til de ulike aldersgruppene og til barn over 16 år som er i overgangen mellom barne- og voksenpalliasjon
• har kjennskap til ulike profesjoners bidrag til helhetlig og god smerte- og symptomlindring

Generell kompetanse

Studenten

• kan analysere relevante fag-, yrkes- og forskningsetiske problemstillinger innen palliasjon til barn og ungdom med utgangspunkt i fagkunnskap, forskningskunnskap og erfaringskunnskap
• kan kommunisere om faglige problemstillinger både med spesialister og til allmennheten
• kan bidra til nytenkning og i innovasjonsprosesser innen palliasjon til barn og ungdom

Samlinger og nettbasert undervisning. Hospitering/observasjonspraksis. Undervisningen vil foregå på norsk/skandinavisk eller engelsk ved enkelte forelesninger. Det kan være aktuelt å reise på hospitering til et annet land sammen med veiledere. Nærmere informasjon- om og avgjørelse om en slik hospitering tas ved semesterstart.

The course overlaps 3 ECTS with ACIT4320.