In theoretical computer science and mathematics, the theory of computation is the branch that deals with what problems can be solved on a model of computation, using an algorithm, how efficiently they can be solved or to what degree (e.g., approximate solutions versus precise ones). The field is divided into three major branches: automata theory and formal languages, computability theory, and computational complexity theory, which are linked by the question: "What are the fundamental capabilities and limitations of computers?".
In order to perform a rigorous study of computation, computer scientists work with a mathematical abstraction of computers called a model of computation. There are several models in use, but the most commonly examined is the Turing machine. Computer scientists study the Turing machine because it is simple to formulate, can be analyzed and used to prove results, and because it represents what many consider the most powerful possible "reasonable" model of computation (see Church–Turing thesis). It might seem that the potentially infinite memory capacity is an unrealizable attribute, but any decidable problem solved by a Turing machine will always require only a finite amount of memory. So in principle, any problem that can be solved (decided) by a Turing machine can be solved by a computer that has a finite amount of memory.
The theory of computation can be considered the creation of models of all kinds in the field of computer science. Therefore, mathematics and logic are used. In the last century, it became an independent academic discipline and was separated from mathematics.
Some pioneers of the theory of computation were Ramon Llull, Alonzo Church, Kurt Gödel, Alan Turing, Stephen Kleene, Rózsa Péter, John von Neumann and Claude Shannon.
Automata theory
Automata theory is the study of abstract machines (or more appropriately, abstract 'mathematical' machines or systems) and the computational problems that can be solved using these machines. These abstract machines are called automata.
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quantization
After introducing the foundations of classical and quantum information theory, and quantum measurement, the course will address the theory and practice of digital quantum computing, covering fundament
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Actif en photonique, nitrure de silicium et circuits intégrés. Ligentec est une société B2B fabriquant des circuits intégrés photoniques de pointe avec une faible perte et une grande efficacité, permettant des applications dans la communication, les technologies Quantum, LiDAR et Biosensors.
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Les états de Bell sont en informatique quantique les états d'intrication maximale de deux particules. Les quatre états ci-dessous à deux qubits, correspondant à une intrication maximale, sont désignés comme étant les États de Bell : (1) (2) (3) (4) vignette|Circuit quantique obtenant . Un circuit quantique composé d'une porte de Hadamard et d'une permet d'obtenir le premier état de Bell . Ce circuit est utilisé dans la téléportation quantique, dans lequel un deuxième circuit permet d'obtenir les quatre états de Bell.
In quantum information theory, a quantum channel is a communication channel which can transmit quantum information, as well as classical information. An example of quantum information is the state of a qubit. An example of classical information is a text document transmitted over the Internet. More formally, quantum channels are completely positive (CP) trace-preserving maps between spaces of operators. In other words, a quantum channel is just a quantum operation viewed not merely as the reduced dynamics of a system but as a pipeline intended to carry quantum information.
En mathématiques, plus précisément en analyse fonctionnelle, une mesure spectrale est une application définie sur une tribu à valeurs dans l'espace des projections orthogonales d'un espace hilbertien et vérifiant des axiomes semblables à ceux qui définissent les mesures positives. Les mesures spectrales sont utilisées pour exprimer des résultats en théorie spectrale, tels que le théorème spectral pour les opérateurs auto-adjoints. Les mesures spectrales ont des propriétés similaires aux mesures réelles positives.
Explore l'enchevêtrement quantique, les inégalités de Bell et l'auto-test dans les systèmes quantiques.
Couvre le concept de délégation quantique du calcul et la relation entre MIP et RE, en abordant les questions fréquentes et en discutant des matériaux utiles et des interactions avec les appareils quantiques.
Explore les qubits entièrement classiques, l'informatique quantique aveugle et la vérifiabilité dans les protocoles de délégation quantique.
L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des calculateurs quantiques et des associés. La notion s'oppose à celle d'informatique dite « classique » n'utilisant que des phénomènes de physique classique, notamment de l'électricité (exemple du transistor) ou de mécanique classique (exemple historique de la machine analytique). En effet, l'informatique quantique utilise également des phénomènes de la mécanique quantique, à savoir l'intrication quantique et la superposition.
vignette|Quelques classes de complexité étudiées dans le domaine de la théorie de la complexité. Par exemple, P est la classe des problèmes décidés en temps polynomial par une machine de Turing déterministe. La théorie de la complexité est le domaine des mathématiques, et plus précisément de l'informatique théorique, qui étudie formellement le temps de calcul, l'espace mémoire (et plus marginalement la taille d'un circuit, le nombre de processeurs, l'énergie consommée ...) requis par un algorithme pour résoudre un problème algorithmique.
La théorie de la calculabilité (appelée aussi parfois théorie de la récursion) est un domaine de la logique mathématique et de l'informatique théorique. La calculabilité (parfois appelée « computationnalité », de l'anglais computability) cherche d'une part à identifier la classe des fonctions qui peuvent être calculées à l'aide d'un algorithme et d'autre part à appliquer ces concepts à des questions fondamentales des mathématiques. Une bonne appréhension de ce qui est calculable et de ce qui ne l'est pas permet de voir les limites des problèmes que peuvent résoudre les ordinateurs.
Quantum computers have the potential to surpass conventional computing, but they are hindered by noise which induces errors that ultimately lead to the loss of quantum information. This necessitates the development of quantum error correction strategies fo ...
Quantum computing not only holds the potential to solve long-standing problems in quantum physics, but also to offer speed-ups across a broad spectrum of other fields. Access to a computational space that incorporates quantum effects, such as superposition ...
In this thesis, we give new protocols that offer a quantum advantage for problems in ML, Physics, and Finance.Quantum mechanics gives predictions that are inconsistent with local realism.The experiment proving this fact (Bell, 1964) gives a quantum protoco ...