کتاب Principles of Superconducting Quantum Computers

کتاب Principles of Superconducting Quantum Computers (اصول کامپیوترهای کوانتومی ابررسانا) یک منبع بسیار مناسب برای آشنایی با علم کوانتوم و رایانش کوانتومی است. این کتاب در 12 فصل به آموزش مقدماتی کوانتوم تا بیان نکات مهم و پیشرفته‌ی این علم خواهد پرداخت.

در ادامه مقدمه‌ای از کتاب Principles of Superconducting Quantum Computers را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.

مقدمه‌ای بر کتاب Principles of Superconducting Quantum Computers:

طی چند سال گذشته پیشرفت در فناوری محاسبات کوانتومی و الگوریتم‌ها به سرعت افزایش یافته است. ما معتقدیم که مهندسان برق و کامپیوتر سهم زیادی در این کار دارند و یکی از اهداف کتاب Principles of Superconducting Quantum Computers کمک به معرفی کسانی است که دارای پیشینه ECE با این حوزه هیجان‌انگیز هستند.

علاقه ما به محاسبات کوانتومی با بحث بین NC State و IBM در مورد ایجاد مرکز کوانتومی IBM در ایالت NC آغاز شد و به طور جدی در بهار 2018 شروع شد. در طول این ترم هر دو در یک سمینار با موضوعات ویژه علوم کامپیوتر شرکت کردیم. توسط استادان فرانک مولر و پاتریک درهر. این منجر به یک دوره مشترک موضوعات ویژه CSC/ECE در مورد محاسبات کوانتومی در پاییز 2018 شد که توسط اساتید Mueller و Dreher همراه با یکی از ما (GTB) به صورت تیمی تدریس شد.

همانطور که در چند سال گذشته عمیق‌تر در محاسبات کوانتومی کاوش کرده‌ایم، متوجه شده‌ایم که بیشتر ادبیات به‌سرعت در حال رشد برای کسانی که پیشینه‌ای در فیزیک، ریاضیات و/یا علوم کامپیوتر دارند، و اغلب مجموعه‌ای از مقالات مشترک را در نظر می‌گیرد.

همچنین شما می‌توانید علاوه بر کتاب Principles of Superconducting Quantum Computers، از کتاب Essential Mathematics for Quantum Computing نیز جهت آشنایی بیشتر با کوانتوم استفاده کنید.

دانش و اصطلاحات پیش‌نیازی که برای مهندسان برق و کامپیوتر معمولی نیست. مهندسان برق که فیزیک نیمه‌هادی‌ها را مطالعه می کنند، مکانیک کوانتومی را مطالعه می کنند، اما از دیدگاه بسیار متفاوت. نظریه باند، جرم مؤثر، تونل زنی و شاید اتم هیدروژن پوشش داده شده است، اما محاسبات کوانتومی شامل سیستم‌های 2 سطحی، بردارهای حالت و چرخش‌ها، هامیلتون‌ها و عملگرهای واحد است – موضوعاتی که معمولاً در دوره‌های فیزیک دستگاه تاکید نمی شود. علاوه بر این، در ادبیات مقدماتی کنونی در مورد نحوه عملکرد سیستم‌ها بسیار اندک موجود است.

همانطور که در اوایل دهه 1960، فیزیک نیمه‌هادی‌ها جزء استاندارد برنامه‌های درسی مهندسی برق شد، ما معتقدیم که محاسبات کوانتومی در دهه‌های آینده به بخش جدایی‌ناپذیر برنامه درسی ECE تبدیل خواهد شد. گستره ECE طیف وسیعی از فناوری‌های زیربنای محاسبات کوانتومی، از جمله فیزیک دستگاه و مدل‌سازی، نانوساخت، RF و سیستم‌های نوری، پردازش سیگنال، تئوری اطلاعات، تصحیح خطا و کدگذاری، ترانسپایلرها و کامپایلرها، معماری سیستم، و الگوریتم‌ها و کاربردها را پوشش می‌دهد.

در زمان نگارش این مقاله، فناوری‌های رقابتی برای اجرای محاسبات کوانتومی، از جمله یون‌های به دام افتاده، نقاط کوانتومی، ساختارهای توپولوژیکی و اتم‌های مصنوعی ساخته شده با دستگاه‌های ابررسانا وجود دارد. در حالی که ما معتقدیم مهندسان برق و کامپیوتر برای توسعه همه این سیستم‌ها حیاتی خواهند بود، ما در این جلد تصمیم گرفته‌ایم بر روی فناوری‌های ابررسانا با تکیه بر ترانسمون‌های اتصال جوزفسون تمرکز کنیم.

مخاطبان مورد نظر دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد و دانشجویان سال اول کارشناسی ارشد مهندسی برق و کامپیوتر هستند. در ارائه مباحث سعی شده است شکاف‌هایی که بین ادبیات رایج و سوابق مهندسین برق و کامپیوتر با آن مواجه بوده‌ایم را پر کنیم.

ما این اثر را نه به‌عنوان نمایشی از سوی مقامات، بلکه به‌عنوان مقدمه‌ای از سوی «مسافر» فناوری ارائه می‌دهیم که امیدوارند به سایر «مسافران» در این سفر هیجان‌انگیز کمک کنند.

D. D. Stancil

G. T. Byrd

Raleigh, NC

سرفصل‌های کتاب Principles of Superconducting Quantum Computers:

• Cover
• Title page
• Copyright
• Dedication
• Preface
• Acknowledgments
• About the Companion Website
• 1 Qubits, Gates, and Circuits
• 2 Physics of Single Qubit Gates
• 3 Physics of Two Qubit Gates
• 4 Superconducting Quantum Computer Systems
• 5 Resonators: Classical Treatment
• 6 Resonators: Quantum Treatment
• 7 Theory of Superconductivity
• 8 Josephson Junctions
• 9 Errors and Error Mitigation
• 10 Quantum Error Correction
• 11 Quantum Logic: Efficient Implementation of Classical Computations
• 12 Some Quantum Algorithms
• Bibliography
• Index
• End User License Agreement

فایل کتاب Principles of Superconducting Quantum Computers را می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.