Interaktīvie mācību līdzekļi kvantu skaitļošanas apgūšanai

Abstract

Maģistra darba mērķis ir izveidot uzskatāmus macību līdzekļus, ar kuru palīdzību būtu iespējams padarīt kvantu skaitļošanas apgūšanas procesu daudzveidīgu un interesantu, tādā veidā to uzlabojot, kā arī uzskatāmāk izskaidrot kvantu skaitļošanas algoritmu darbību. Ar uzskatāmiem mācību līdzekļiem darba ietvaros tiek saprastas interaktīvās lietojumprogrammas, kas simulē kvantu skaitļošanas operācijas vai kvantu algoritmu darbību. Darba teorētiskā daļa tiek veltīta kvantu skaitļošanas pamatiem un kvantu skaitļošanas pamatalgoritmiem: Doiča, Doiča-Džoza un Grovera algoritmiem. Darba praktiskā daļa tiek veltīta interaktīvo macību līdzekļu izstrādei. Darba ietvaros tika izstrādātas interaktīvas lietojumprogrammas: kvantu shēmu simulātors un Grovera algoritma darbības simulātors. Tās var tikt izmantotas kā interaktīvie mācību līdzekļi tiem, kas apgūst kvantu skaitļošanas pamatus. Savukārt Grovera algoritma darbības simulātors var kalpot arī kā uzskatāmais palīglīdzeklis algoritma darbības analīzei.

The purpose of present work is to create visual teaching aids which would be possible to make the study of quantum computation more interesting and in diverse ways, and also help to explain operation of quantum algorithms. As visual teaching aids are meant the interactive applications that simulates a quantum computation operations or quantum algorithms. The theoretical part of present work is dedicated to basics of quantum computation and quantum algorithms such as Deutsch’s algorithm, the Deutsch-Jozsa algorithm and Grover’s algorithm. The practical part of present work is dedicated to the development of interactive teaching aids for quantum computation. During present work two interactive applications have been developed: quantum circuits simulator and simulator of operations of Grover’s algorithm. These applications can be used as the interactive teaching aids for students who study basics of quantum computations. While the simulator of Grover’s algorithm can serve as an demonstrative auxiliary tool for analysis of algorithm.