کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum, 2nd Edition: Write your own practical quantum programs with Python (یادگیری محاسبات کوانتومی با پایتون و IBM Quantum، ویرایش دوم: نوشتن برنامه‌های کوانتومی عملی خودتان با پایتون) یک راهنمای عملی برای یادگیری محاسبات کوانتومی با استفاده از زبان برنامه‌نویسی پایتون و پلتفرم IBM Quantum است. این کتاب به صورت گام به گام، مفاهیم پایه محاسبات کوانتومی مانند برهم‌نهی، درهم‌تنیدگی و تداخل را آموزش می‌دهد و به خواننده نشان می‌دهد که چگونه از این مفاهیم برای ساخت الگوریتم‌ها و مدارهای کوانتومی استفاده کند.
در ادامه مقدمه‌ای از کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.
مقدمه‌ای بر کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum:
از زمانی که IBM در سال 2016 اولین سیستم کوانتومی تجاری خود را به‌صورت رایگان در فضای ابری عرضه کرد، بسیاری از پژوهشگران، توسعه‌دهندگان، اساتید، دانشجویان و علاقه‌مندان به کوانتوم، آزمایش‌های خود را روی رایانه‌های کوانتومی واقعی اجرا کرده‌اند.
از آن زمان، بسیاری در دانشگاه‌ها و صنعت، زمان و نیروی انسانی خود را صرف بررسی پتانسیل محاسبات کوانتومی کرده‌اند. اولین گام در این سفر کوانتومی، آموزش است، که فرض می‌کنم دلیل خرید این کتاب شما نیز همین باشد. در این کتاب، شما اصول بنیادی محاسبات کوانتومی و نحوه استفاده از این اصول برای ایجاد الگوریتم‌های کوانتومی و اجرای آن‌ها روی رایانه‌های کوانتومی قدرتمند IBM را یاد خواهید گرفت.
کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum، مقدمه‌ای گام‌به‌گام برای محاسبات کوانتومی با استفاده از پلتفرم IBM Quantum ارائه می‌دهد. شما یاد خواهید گرفت که چگونه برنامه‌های کوانتومی خود را بسازید تا بتوانید موارد استفاده اولیه را در صنعت یا حوزه خود کشف کنید و با مهارت‌های محاسبات کوانتومی مجهز شوید.
شما با برنامه‌های ساده‌ای شروع خواهید کرد که نشان می‌دهند چگونه این اصول محاسبات کوانتومی با محاسبات کلاسیک متفاوت هستند و به‌تدریج به برنامه‌ها و الگوریتم‌های پیچیده‌تری خواهید رسید که از الگوریتم‌های پیشرفته محاسبات کوانتومی استفاده می‌کنند.
اصول محاسبات کوانتومی که بررسی خواهیم کرد عبارتند از: برهم‌نهی (Superposition)، درهم‌تنیدگی (Entanglement) و تداخل (Interference)، سپس با نحوه استفاده از این اصول برای ایجاد مدارهای کوانتومی آشنا خواهید شد که می‌توانید آن‌ها را روی سیستم‌های IBM Quantum اجرا کنید.
سپس، در مورد گیت‌های کوانتومی و نحوه عملکرد آن‌ها روی کیوبیت‌ها اطلاعات کسب خواهید کرد و با Quantum Information Science Kit (QISKIT که به گفته برخی KISS-kit تلفظ می‌شود) و کتابخانه‌های مدار و ویژگی‌های پیشرفته آن برای کمک به ساخت الگوریتم‌های کوانتومی آشنا خواهید شد.
سپس، با الگوریتم‌های کوانتومی مانند الگوریتم‌های دویچ-جوژا (Deutsch-Jozsa)، سیمون (Simon)، گروور (Grover) و شور (Shor) آشنا خواهید شد و در عین حال نحوه ایجاد یک مدار کوانتومی و اجرای الگوریتم را بر روی هر یک از رایانه‌های کوانتومی میزبانی‌شده در پلتفرم IBM Quantum تجسم خواهید کرد.
بعداً، با مبانی نحوه اجرای مدار شما روی سخت‌افزار کوانتومی با یادگیری درباره Qiskit Runtime آشنا خواهید شد که دارای بسیاری از کارکردها برای کمک به بهینه‌سازی مدارهای کوانتومی شما است.
در پایان این کتاب، شما یاد خواهید گرفت که چگونه برنامه‌های کوانتومی خود را بسازید و مهارت‌های عملی محاسبات کوانتومی را کسب خواهید کرد که می‌توانید در صنعت یا حوزه خود از آن‌ها استفاده کنید.
مخاطبان کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum
این کتاب برای توسعه‌دهندگان پایتون است که علاقه‌مند به یادگیری محاسبات کوانتومی و گسترش توانایی‌های خود در حل مسائل غیرقابل حل کلاسیک با کمک Qiskit هستند. پیش‌زمینه‌هایی در علوم کامپیوتر و پایتون ضروری است. در حالی که داشتن پیش‌زمینه در فیزیک و جبر خطی پیشنهاد می‌شود، اما کاملاً ضروری نیست.
موضوعات پوشش داده‌شده در کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum
فصل ۱: بررسی ابزارهای IBM Quantum
این فصل از کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum شما را با تمام ابزارهای موجود در پلتفرم IBM Quantum آشنا می‌کند. این ابزارها به شما کمک می‌کنند تا به‌سرعت و به‌راحتی بدون نیاز به نصب یا خرید هیچ چیزی، کار خود را آغاز کنید.
فصل ۲: ایجاد مدارهای کوانتومی با IBM Quantum Composer
این فصل رابط کاربری آسان این ابزار را مورد بحث قرار می‌دهد که ابزاری عالی برای تجسم چگونگی تأثیر گیت‌ها و عملیات کوانتومی مختلف بر هر کیوبیت و کمک به ایجاد درک شهودی از تفاوت بین محاسبات کلاسیک و کوانتومی است.
فصل ۳: معرفی و نصب Qiskit
این فصل به بررسی Quantum Information Science Kit (Qiskit) و ویژگی‌های پیشرفته آن برای توسعه و پیاده‌سازی الگوریتم‌های مختلف کوانتومی و مدل‌های نویز می‌پردازد. Qiskit ویژگی‌های مختلفی دارد که به شما کمک می‌کند تا مدارها، الگوریتم‌ها و برنامه‌های کوانتومی را به‌راحتی بسازید و آن‌ها را روی شبیه‌سازهای محلی و سیستم‌های کوانتومی واقعی اجرا کنید.
فصل ۴: درک اصول اولیه محاسبات کوانتومی
این فصل از کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum سفر کوانتومی ما را با بحث در مورد اصول اولیه محاسبات کوانتومی مانند برهم‌نهی، درهم‌تنیدگی و تداخل آغاز می‌کند که توسط بسیاری از الگوریتم‌های کوانتومی استفاده می‌شوند. این فصل همچنین به شما کمک می‌کند تا تفاوت‌های محاسبات کوانتومی با محاسبات کلاسیک را درک کنید.
فصل ۵: درک کیوبیت
این فصل از کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum توضیح می‌دهد که کیوبیت چیست و چگونه می‌توانید آن را روی یک سیستم کوانتومی با استفاده از گیت‌ها و عملگرهای مختلف دستکاری کنید و چگونه نتایج آن عملیات را تجسم کنید.
فصل ۶: درک گیت‌های منطقی کوانتومی
این فصل نگاهی عمیق‌تر به گیت‌ها و عملیات کوانتومی مختلف مورد استفاده برای تغییر حالت کیوبیت‌ها و مدار کوانتومی شما دارد.
فصل ۷: برنامه‌نویسی با Qiskit
این فصل جایی است که ما شروع به ایجاد مدارهای کوانتومی با استفاده از گیت‌ها و عملیات کوانتومی که تاکنون یاد گرفته‌ایم، می‌کنیم. شما همچنین یاد خواهید گرفت که چگونه این گیت‌ها و عملیات به برنامه‌های پالس مایکروویو تبدیل می‌شوند که برای دستکاری کیوبیت‌ها در سیستم کوانتومی استفاده می‌شوند.
فصل ۸: بهینه‌سازی و تجسم مدارهای کوانتومی
این فصل ارسال دستورالعمل‌ها از برنامه کوانتومی شما برای اجرا در یک سیستم کوانتومی را مورد بحث قرار می‌دهد، که برخی از کارهای جالب در پس‌زمینه در آن انجام می‌شود. کدام کیوبیت‌ها برای اجرای مدار شما بهترین هستند؟ کدام اتصالات را باید بین کیوبیت‌ها انتخاب کنیم تا تعداد گیت‌ها به حداقل برسد؟ همه این‌ها توسط مولد مدیریت گذر از پیش تعیین‌شده که در این فصل پوشش خواهیم داد، انجام می‌شود.
فصل ۹: شبیه‌سازی سیستم‌های کوانتومی و مدل‌های نویز
این فصل از کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum توضیح می‌دهد که تمام سیستم‌های کوانتومی، صرف نظر از فناوری مورد استفاده برای ایجاد آن‌ها، باید با مسئله نویز مقابله کنند. در این فصل، شما خواهید آموخت که این نویزها چه هستند و چگونه مدل‌هایی را ایجاد کنید که آن‌ها را شبیه‌سازی می‌کنند تا تأثیرات آن‌ها را بر مدار کوانتومی خود بهتر درک کنید.
فصل ۱۰: سرکوب و کاهش نویز کوانتومی
این فصل توضیح می‌دهد که چگونه تأثیرات مختلف نویز را بر روی یک سیستم کوانتومی کاهش دهیم.
فصل ۱۱: درک الگوریتم‌های کوانتومی
این فصل نگاهی عمیق به الگوریتم‌های کوانتومی اساسی برای درک چگونگی استفاده از اصول محاسبات کوانتومی مانند برهم‌نهی، درهم‌تنیدگی و تداخل دارد. ما همچنین برخی از مفاهیم و الگوریتم‌های اساسی را بررسی و کدگذاری خواهیم کرد که به ما در درک الگوریتم‌های پیچیده‌تر کمک می‌کند.
فصل ۱۲: اعمال الگوریتم‌های کوانتومی
این فصل از کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum شما را در اعمال اصول و مفاهیم محاسبات کوانتومی که آموخته‌ایم به برخی از الگوریتم‌های کوانتومی پیچیده راهنمایی می‌کند.
فصل ۱۳: درک کاربرد کوانتومی و الگوهای Qiskit
این فصل از کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum به بررسی کاربرد کوانتومی و اینکه چرا کلید نزدیک شدن به برتری کوانتومی است، می‌پردازد. همچنین، مروری بر الگوهای Qiskit و چگونگی ساده‌سازی تجربه توسعه شما برای ساخت مدارهای کوانتومی پیچیده ارائه می‌دهد.
ضمیمه الف: منابع
لیستی از منابع دیگر که می‌توانید برای بررسی دقیق‌تر موضوعات پوشش داده‌شده در این کتاب استفاده کنید، ارائه می‌دهد.
ضمیمه ب: ارزیابی‌ها
پاسخ‌های سؤالاتی را که در پایان هر فصل خواهید یافت، ارائه می‌دهد.
سرفصل‌های کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum:
- Contributors
- Preface
- Exploring the IBM Quantum Tools
- Creating Quantum Circuits with IBM Quantum Composer
- Introducing and Installing Qiskit
- Understanding Basic Quantum Computing Principles
- Understanding the Qubit
- Understanding Quantum Logic Gates
- Programming with Qiskit
- Optimizing and Visualizing Quantum Circuits
- Simulating Quantum Systems and Noise Models
- Suppressing and Mitigating Quantum Noise
- Understanding Quantum Algorithms
- Applying Quantum Algorithms
- Understanding Quantum Utility and Qiskit Patterns
- Appendix A: Resources
- Appendix B: Assessments
- Other Book You May Enjoy
- Index
جهت دانلود کتاب Learn Quantum Computing with Python and IBM Quantum می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.