کتاب Foundations of Quantum Programming

کتاب Foundations of Quantum Programming, 2nd Edition (مبانی برنامه نویسی کوانتومی، ویرایش دوم) یک توضیح سیستماتیک از موضوع برنامه‌نویسی کوانتومی ارائه می‌دهد. تأکید بر مفاهیم اساسی، روش‌ها و تکنیک‌هایی است که می‌توانند به طور گسترده برای مدل‌ها و زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی کوانتومی استفاده شوند.

در ادامه مقدمه‌ای از کتاب Foundations of Quantum Programming را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.

مقدمه‌ای بر کتاب Foundations of Quantum Programming:

تمرکز و سبک این ویرایش دوم مانند نسخه اول است. این کتاب به مسائل اساسی در برنامه‌نویسی کوانتومی می‌پردازد. هدف اصلی این نسخه گنجاندن مطالب جدید زیر است که به اعتقاد من در آینده‌ای نه چندان دور مهم خواهند شد:

• برنامه‌نویسی کوانتومی موازی و توزیع شده: در ویرایش اول، بر برنامه‌ریزی کوانتومی متوالی تمرکز کردیم. اما معماری‌های موازی و توزیع‌شده رایانه‌های کوانتومی در نقشه راه کوانتومی آی‌بی‌ام که در سال ۲۰۲۲ اعلام شد، معرفی شدند. احتمالاً معماری‌های مشابه یا مشابه به‌زودی توسط دیگر سازندگان رایانه‌های کوانتومی مورد استفاده قرار خواهند گرفت. این انگیزه مرا برای نوشتن دو فصل برای توصیف مدل‌ها و روش‌های برنامه‌نویسی برای رایانه‌های کوانتومی موازی و توزیع‌شده برانگیخت.

• بیشتر در مورد تأیید و تجزیه و تحلیل برنامه‌های کوانتومی: با بزرگتر شدن و بزرگتر شدن سخت‌افزار کوانتومی، برنامه‌های کوانتومی پیچیده‌تری می‌توانند روی آن اجرا شوند. سپس تکنیک‌های تأیید و تجزیه و تحلیل برای برنامه‌های کوانتومی ضروری خواهد بود.

در نسخه اول کتاب Foundations of Quantum Programming، منطق کوانتومی Hoare معرفی شد، اما ما در نظر نگرفتیم که چگونه تکنیک‌ها و ابزار‌های تأیید را می‌توان بر اساس آن ساخت. در این نسخه، فصل جدیدی برای بحث در مورد این موضوع اضافه شده است.

به طور خاص، چندین‌ایده برای بهبود مقیاس‌پذیری تکنیک‌های تأیید معرفی شده است. از جمله (الف) محلی‌سازی استدلال. و (ب) منطق کوانتومی Birkhoff-Von Neumann به عنوان یک زبان ادعایی. قبلاً فصلی برای تحلیل برنامه کوانتومی در ویرایش اول وجود داشت. اما عمدتاً با خاتمه و زمان اجرا مورد انتظار سروکار داشت.

پس از انتشار اولین ویرایش، چندین تکنیک تحلیلی جدید از جمله تغییر ناپذیر و تفسیر انتزاعی برنامه‌های کوانتومی پدیدار شد. در این نسخه، فصل برای افشای آن‌ها گسترش یافته است.
به جز موارد فوق، فصل مقدمات در ویرایش اول کتاب Foundations of Quantum Programming اکنون به سه فصل تقسیم شده است و دو بخش جدید برای ماشین‌های تورینگ کوانتومی و ماشین‌های برنامه ذخیره شده با دسترسی تصادفی اضافه شده است تا تصویر کامل‌تری از مدل‌های محاسباتی کوانتومی به خواننده ارائه شود. سایر فصل‌ها نیز با تغییرات و اصلاحات جزئی به روز می‌شوند.

بزرگترین کمبود در کتاب Foundations of Quantum Programming، گردآوری و بهینه‌سازی برنامه‌های کوانتومی است، اما توضیح آن‌ها نیاز به کتاب دیگری دارد.

بسیار خوشحالم که از کریس کاتساروپولوس، پالاک گوپتا و اراگونتا سایبابو رائو از مورگان کافمن برای همکاری عالی در تولید این نسخه جدید تشکر می‌کنم. مایلم از همه همکاران و دانشجویانی که مطالب جدید در این نسخه با آن‌ها عمدتاً بر اساس همکاری است تشکر کنم. در نهایت، من همچنین می‌خواهم از مؤسسه نرم‌افزار، آکادمی علوم چین و گروه علوم و فناوری رایانه، دانشگاه Tsinghua تشکر کنم که این آزادی را به من داد تا برنامه تحقیقاتی خود را دنبال کنم.

تحقیقات من در مورد برنامه‌نویسی کوانتومی توسط برنامه R&D کلید ملی چین و بنیاد ملی علوم طبیعی چین پشتیبانی شده است.

سرفصل‌های کتاب Foundations of Quantum Programming:

• Cover image
• Title page
• Table of Contents
• Copyright
• Biography
• Preface to the second edition
• Preface to the first edition
• Acknowledgements
• Chapter 1: Introduction
• Part I: Preliminaries
  • Introduction
  • Chapter 2: Quantum mechanics
  • Chapter 3: Models of quantum computation
  • Chapter 4: Quantum algorithms and communication protocols
• Part II: Sequential quantum programs
  • Introduction
  • Chapter 5: Quantum while-programs
  • Chapter 6: Quantum Hoare logic
• Part III: Verification and analysis
  • Introduction
  • Chapter 7: Verification of quantum programs
  • Chapter 8: Analysis of quantum programs
• Part IV: Parallel and distributed quantum programs
  • Introduction
  • Chapter 9: Parallel quantum programs
  • Chapter 10: Distributed quantum programs
• Part V: Quantum control flows
  • Introduction
  • Chapter 11: Quantum case statements
  • Chapter 12: Quantum recursion
• Part VI: Prospects
  • Chapter 13: Prospects
• Appendix A: Omitted proofs in the main text
• References
• Index

جهت دانلود کتاب Foundations of Quantum Programming می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.