VAŠINA, V. Aplikace kvantových počítačů ve výpočetních materiálových vědách [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.

Posudek vedoucího

Friák, Martin

Student Vojtěch Vašina se výborně seznámil s problematikou využití kvantových počítačů ve výpočetní materiálové vědě, což bylo zadání práce. Osvojil si nejen řadu teoretických znalostí týkajících se kvantových počítačů, ale také praktických postupů a dovedností při simulování běhu kvantového počítače. Výpočty na kvantovém počítači byly v práci aplikovány jak na molekulární systémy, jako je molekula vodíku, tak na pevné látky, konkrétně krystal křemíku. Simulace probíhaly s různými architekturami kvantových obvodů, s různým vstupním nastavením, při zahrnutí šumu, ale i bez něj, a všechny tyto výsledky jsou velmi pěkně porovnány a jsou z nich vyvozeny závěry pro optimální nastavení výpočtů. Student získal původní výsledky, které prezentoval formou posteru na dvou mezinárodních konferencích doma i v zahraničí, sepsal o nich příspěvek do sborníku, který je momentálně v recenzním řízení, a připravujeme o nich také publikaci v impaktovaném časopise. Odevzdaná bakalářská práce je výborně textově i graficky zpracovaná a velmi cenná je příloha, která čtenáři ukazuje jak se připojit na platformu firmy IBM a jak tam spustit jednoduchý výpočet na kvantovém počítači, nebo jeho simulátoru. Práce může tedy posloužit i jako výukový text pro další studenty, nebo zájemce o kvantové počítání. Jednotlivé aspekty práce, i celou práci jako takovou hodnotím známkou A – výborně.

Posudek oponenta

Zelený, Martin

Posuzovaná bakalářská práce je věnována teoretickým výpočtům s použitím kvantových počítačů. Konkrétně se zabývá výpočty základního stavu energie molekuly vodíku, disociační křivky molekuly vodíku a pásové struktury křemíku v diamantové struktuře. Značná pozornost je v práci věnována i vlivu šumu na výsledky výpočtů, což je v dnešní době hlavní problém omezující praktické aplikace kvantových počítačů. Práce tak sleduje velice aktuální trend ve výpočetních vědách a přispívá k aplikaci kvantových počítačů ve vědách materiálových . Práce byla vypracována v roce 2024/2025 pod vedením Mgr. Martin Friák, Ph.D. z Ústavu fyziky materiálů, AV ČR. Práce je psána v českém jazyce v rozsahu 56 číslovaných stran včetně obrázků. Je členěna do šesti kapitol včetně úvodu a závěru. Úvod popisuje motivaci a cíle práce. Druhá kapitola stručně shrnuje problematiku kvantových počítačů, potřebný matematický aparát a seznamuje čtenáře s qubity – základními jednotkami ve výpočtech. Třetí kapitola je věnována praktické realizaci výpočtů na kvantových počítačích a čtvrtá použitým výpočetním metodám. Výsledky práce jsou stručně popsány v páté kapitole a shrnuty v závěru. Za hlavní výsledek je možné považovat otestování různých přístupů pro řešení výše uvedených problémů (tzv. ansatz) a parametrů výpočtu, což studentovi umožnilo detailně se seznámit s výpočty na kvantových počítačích. Cíle práce vytčené v zadání byly tedy bezezbytku naplněny. Po obsahové stránce toho lze práci vytknout je málo. Kapitola s výsledky by mohla obsahovat více textu vysvětlujícího obrázky. Pro výpočet energie molekuly vodíku jsou použity různé ansatz, které ale nejsou blíže vysvětleny (viz. otázka č. 1). Po jazykové stránce je práce také velice kvalitní, dobře se čte a obsahuje jen minimum překlepů. Na straně 30 je uvedeno, že ansatz EfficientSU2 se skládá z parametrizovaných Rx (), Ry() bran, ale v obrázku 8. jsou uvedeny brány Ry (), Rz(). V rámci obhajoby by měl student zodpovědět doplňující otázky. Závěrem konstatuji, že předkládaná práce je na velice vysoké úrovni. Student při jejím řešení prokázala schopnost samostatné vědecké práce a získal cenné teoretické i praktické zkušenosti s v oblasti výpočtů na kvantových počítačích a to i přesto, že uvedené výpočty neprobíhaly na skutečném kvantovém počítači ale pouze na simulátoru. Proto jednoznačně doporučuji, aby byl student připuštěn k obhajobě své bakalářské práce a práci navrhuji hodnotit známkou výborně (A).

eVSKP id 165902