От создателя IBM Q.
Квантовые вычисления заставляют нас изменить отношение к компьютерам. Кубиты способны решать задачи, которые еще совсем недавно казались неразрешимыми.
Вы узнаете о принципиальных различиях между квантовыми и классическими вычислениями, вспомните матанализ, чтобы разобраться с такими понятиями, как суперпозиция, запутанность и интерференция, от алгоритмов и схем перейдете к физическим и техническим идеям, лежащим в основе создания железа для квантовых вычислений.
Загляните в будущее и узнайте, как развитие технологий повлияет на нашу жизнь!
Author(s): Роберт С. Сатор
Series: Для профессионалов
Edition: 1
Publisher: Питер
Year: 2022
Language: Russian
Commentary: Slava Ukraini!
Pages: 512
City: СПб.
Tags: Algorithms; Quantum Computing; Quantum Mechanics; Physics; Elementary
Об авторе
Благодарности
О научных редакторах
Предисловие
Для кого я написал эту книгу
О чем пойдет речь в книге
Справочная информация
Условные обозначения, используемые в книге
От издательства
Глава 1. Почему именно квантовые вычисления
1.1. Загадочный квантовый бит
1.2. Я проснулся!
1.3. В чем особенность квантовых вычислений
1.4. Применение в сфере искусственного интеллекта
1.5. Применение в сфере финансовых услуг
1.6. Как насчет криптографии?
1.7. Итоги
Список источников
Часть I. Основные принципы
Глава 2. Не старье, а классика
2.1. Что находится внутри компьютера
2.2. Степень двойки
2.3. Истина или ложь?
2.4. Логические схемы
2.5. Сложение, логически
2.6. Говоря алгоритмически
2.7. Рост, экспоненциальный и не только
2.8. Насколько это будет трудно?
2.8.1. Сортировка
2.8.2. Поиск
2.9. Итоги
Список источников
Глава 3. Больше чисел, чем вы можете себе представить
3.1. Натуральные числа
3.2. Неотрицательные числа
3.3. Целые числа
3.4. Рациональные числа
3.4.1. Обыкновенные дроби
3.4.2. И снова формализуем
3.5. Вещественные числа
3.5.1. Десятичные дроби
3.5.2. Иррациональные числа и пределы
3.5.3. Двоичные формы
3.5.4. Цепные дроби
3.6. Структура
3.6.1. Группы
3.6.2. Кольца
3.6.3. Поля
3.6.4. Еще большая абстракция
3.7. Модульная арифметика
3.8. Удвоение ставок
3.9. Комплексные числа, алгебраически
3.9.1. Арифметика
3.9.2. Сопряжение
3.9.3. Единичные элементы
3.9.4. Многочлены и корни
3.10. Итоги
Список источников
Глава 4. Плоскости, окружности и сферы. О боже!
4.1. Функции
4.2. Вещественная плоскость
4.2.1. Переход к двум размерностям
4.2.2. Расстояние и длина
4.2.3. Геометрические фигуры на вещественной плоскости
4.2.4. Экспоненты и логарифмы
4.3. Тригонометрия
4.3.1. Основополагающие функции
4.3.2. Обратные функции
4.3.3. Дополнительные тождества
4.4. От декартовых координат к полярным
4.5. Комплексная «плоскость»
4.6. Три размерности
4.7. Итоги
Список источников
Глава 5. Размерности
5.1. ℝ2 и ℂ1
5.2. Векторные пространства
5.3. Линейные отображения
5.3.1. Алгебраическая структура линейных преобразований
5.3.2. Пример линейных преобразований на ℝ2
5.4. Матрицы
5.4.1. Обозначения и терминология
5.4.2. Матрицы и линейные отображения
5.5. Матричная алгебра
5.5.1. Арифметика матриц общего вида
5.5.2. Арифметика квадратных матриц
5.6. Прямое произведение
5.7. Длина и ее сохранение
5.7.1. Скалярные произведения
5.7.2. Внутренние произведения
5.7.3. Евклидова норма
5.7.4. Снова отражения
5.7.5. Унитарные преобразования
5.7.6. Системы линейных уравнений
5.8. Смена базиса
5.9. Собственные векторы и собственные значения
5.10. Прямые суммы
5.11. Гомоморфизмы
5.11.1. Гомоморфизм групп
5.11.2. Кольцевые и полевые гомоморфизмы
5.11.3. Векторно-пространственные гомоморфизмы
5.12. Итоги
Список источников
Глава 6. Что имеется в виду под «вероятностью»
6.1. Дискретность
6.2. Более формально
6.3. Опять неверно?
6.4. Вероятность и обнаружение ошибок
6.5. Случайность
6.6. Ожидание
6.7. Марков и Чебышев идут в казино
6.8. Итоги
Список источников
Часть II. Квантовые вычисления
Глава 7. Один кубит
7.1. Введение в квантовые биты
7.2. Обозначения бра и кет
7.3. Комплексная математика и физика одного-единственного кубита
7.3.1. Представление квантового состояния
7.3.2. Отображение унитарных матриц в стандартную форму
7.3.3. Матрица плотности
7.3.4. Квантовые наблюдаемые и ожидание
7.4. Нелинейная проекция
7.5. Сфера Блоха
7.6. Профессор Адамар, позвольте представить вам профессора Паули
7.6.1. Квантовый вентиль X
7.6.2. Квантовый вентиль Z
7.6.3. Квантовый вентиль Y
7.6.4. Квантовый вентиль ID
7.6.5. Квантовый вентиль H
7.6.6. Квантовый вентиль 
7.6.7. Квантовый вентиль S
7.6.8. Квантовый вентиль S†
7.6.9. Квантовый вентиль Т
7.6.10. Квантовый вентиль Т†
7.6.11. Квантовые вентили  и 
7.6.12. Квантовый вентиль 
7.6.13. Квантовая операция сброса в |0〉
7.7. Вентили и унитарные матрицы
7.8. Итоги
Список источников
Глава 8. Два кубита, три
8.1. Тензорные произведения
8.2. Запутанность
8.2.1. Переход от одного кубита к двум
8.2.2. Общий случай
8.2.3. Снова матрица плотности
8.3. Многокубитные вентили
8.3.1. Квантовый вентиль H⊗n
8.3.2. Квантовый вентиль SWAP
8.3.3. Квантовый вентиль CNOT/CX
8.3.4. Квантовые вентили CY и CZ
8.3.5. Квантовый вентиль 
8.3.6. Квантовый вентиль CCNOT Тоффоли
8.3.7. Квантовый вентиль CSWAP Фредкина
8.4. Итоги
Список источников
Глава 9. Подключение схем
9.1. Так много вентилей
9.2. От вентилей к схемам
9.2.1. Конструирование схемы
9.2.2. Примечание о контролируемых вентилях
9.3. Строительные блоки и универсальность
9.3.1. Вентиль Тоффоли
9.3.2. Строительство более сложных схем
9.3.3. Копирование кубита
9.3.4. Телепортация
9.4. Арифметика
9.5. Добро пожаловать в Дельфы
9.6. Амплитудное усиление
9.6.1. Знаковая инверсия
9.6.2. Инверсия вокруг среднего значения
9.7. Поиск
9.7.1. Поисковый алгоритм Гровера
9.7.2. Использование оракула
9.7.3. Понимание оракула
9.7.4. Проблема с данными
9.8. Алгоритм Дойча — Йожи
9.8.1. Еще немного математики Адамара
9.8.2. Еще одна оракульная схема
9.9. Алгоритм Саймона
9.9.1. Задача
9.9.2. Схема
9.9.3. Анализ результатов работы схемы
9.10. Итоги
Список источников
Глава 10. От схем к алгоритмам
10.1. Квантовое преобразование Фурье
10.1.1. Корни из единицы
10.1.2. Формула
10.1.3. Схема
10.2. Факторизация
10.2.1. Задача факторизации
10.2.2. Большие целые числа
10.2.3. Классическая факторизация: базовые методы
10.2.4. Классическая факторизация: продвинутые методы
10.3. Насколько это может быть трудно, опять же
10.4. Фазовое оценивание
10.5. Исчисление порядка и периода
10.5.1. Модульное возведение в степень
10.5.2. Схема
10.5.3. Часть с цепной дробью
10.6. Алгоритм Шора
10.7. Итоги
Список источников
Глава 11. Обретение физической формы
11.1. Он не является логическим
11.2. Что нужно для того, чтобы быть кубитом?
11.3. Свет и фотоны
11.3.1. Фотоны
11.3.2. Двухщелевой эксперимент
11.3.3. Поляризация
11.4. Декогеренция
11.4.1. Т1
11.4.2. Т2 и 
11.4.3. Чистые состояния против смешанных
11.5. Исправление ошибок
11.5.1. Исправление битовых инверсий
11.5.2. Исправление знаковой инверсии
11.5.3. 9-кубитный код Шора
11.5.4. Соображения по общей отказоустойчивости
11.6. Квантовый объем
11.7. Стек программного обеспечения и доступ к нему
11.8. Симуляция
11.8.1. Кубиты
11.8.2. Вентили
11.8.3. Измерение
11.8.4. Схемы
11.8.5. Кодирование симулятора
11.9. Кот
11.10. Итоги
Список источников
Глава 12. Вопросы о будущем
12.1. Экосистема и сообщество
12.2. Приложения и стратегия
12.3. Доступ
12.4. Программное обеспечение
12.5. Аппаратное обеспечение
12.6. Образование
12.7. Ресурсы
12.8. Итоги
Список источников
Послесловие
Приложения
Приложение А. Краткий справочник
А.1. Часто встречающиеся кеты
А.2. Квантовые вентили и операции
Приложение Б. Символы
Б.1. Греческие буквы
Б.2. Математические обозначения и операции
Приложение В. Правовые уведомления
В.1. Некоммерческая лицензия с указанием авторства Creative Commons Attribution 3.0 Unported (CC BY 3.0)
В.2. Некоммерческая лицензия с указанием авторства Creative Commons Attribution-NoDerivs 2.0 Generic (CC BY-ND 2.0)
В.3. Некоммерческая лицензия с указанием авторства Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (CC BY-SA 3.0)
В.4. Лос-Аламосская национальная лаборатория
В.5. Товарные знаки
