کتاب Quantum Computing

کتاب Quantum Computing (محاسبات کوانتومی: مسیری برای طراحی منطق کوانتومی، ویرایش دوم) از جدیدترین منابع آموزش علم کوانتوم است که در 3 بخش مختلف مفاهیم و جزئیات این علم نوین را آموزش می‌دهد.

در ادامه مقدمه‌ای از کتاب Quantum Computing را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.

مقدمه‌ای بر کتاب Quantum Computing:

ظهور فناوری نانو منجر به نقش فزاینده محاسبات کوانتومی در توسعه رایانه‌های کوچکتر و کم مصرف‌تر شده است. با استفاده از اصول مکانیک کوانتومی، محاسبات خاصی را می‌توان با سرعت‌های بسیار بالاتری انجام داد.

محاسبات کوانتومی یکی از امیدوارکننده‌ترین فناوری‌های نانو برای ایجاد سیستم‌های کامپیوتری مدرن و فشرده است. برخلاف کامپیوترهای سنتی که بر منطق باینری متکی هستند، کامپیوترهای کوانتومی بر اساس مفهومی اساسا متفاوت عمل می‌کنند. آن‌ها از درهم تنیدگی کوانتومی برای ارزیابی همزمان احتمالات متعدد استفاده می کنند.

واحد پردازش و حافظه یک سیستم کامپیوتری کوانتومی مانند یک اتم کوچک می شود و تکنیک‌های سوئیچینگ به اوج توسعه خود رسیده اند. در نتیجه، یک ذهنیت کاملاً تازه برای ساخت ماشین‌های محاسباتی مورد نیاز است. اخیراً پیشرفت‌هایی در ریاضیات، علم مواد و مهندسی کامپیوتر، محاسبات کوانتومی را از قلمرو تئوری به پیاده‌سازی عملی آورده است.

کتاب Quantum Computing محاسبات کوانتومی موضوعات اساسی محاسبات کوانتومی در بخش اول، محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطا در بخش دوم، اتوماتای سلولی نقطه کوانتومی (QCA) در بخش سوم و مدارهای تحمل‌پذیر خطا QCA در بخش چهارم را پوشش می‌دهد. هر بخش یک بخش سؤال تفکر انتقادی برای خوانندگان دارد.

کتاب Quantum Computing جنبه‌های طراحی محاسبات کوانتومی را پوشش می دهد، به طور خاص بر طراحی مدارهای کوانتومی مختلف تمرکز دارد. این مدارها شامل اجزای مهمی مانند جمع کننده، ضرب کننده، تقسیم کننده، رمزگذار، رمزگشا، شیفتر بشکه، مقایسه کننده و واحد منطق حسابی (ALU) و همچنین خود پردازنده هستند. این مدارهای کوانتومی به‌عنوان بلوک‌های سازنده اساسی یک کامپیوتر کوانتومی کارآمد عمل می‌کنند.

با مطالعه محتوای این کتاب، خوانندگان به درک جامعی از محاسبات کوانتومی، از مفاهیم اولیه تا موضوعات پیشرفته، دست خواهند یافت. این دانش آن‌ها را برای ایجاد مدارهای کوانتومی جدید و خلاقانه توانمند می کند. علاوه بر این، این کتاب به بررسی اهمیت تصحیح خطای کوانتومی می‌پردازد، که پتانسیل فناوری محاسبات کوانتومی را در درازمدت بسیار افزایش داده است. با اجرای تصحیح خطای کوانتومی، اطلاعات کوانتومی کدگذاری شده را می‌توان در برابر خطاهای ناشی از برهمکنش‌های کنترل نشده با محیط یا اجرای ناقص عملیات منطقی کوانتومی محافظت کرد.

کتاب Quantum Computing همچنین حوزه محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطا را پوشش می‌دهد و بر طرح‌های مختلف مدارهای کوانتومی تحمل‌پذیر خطا، از جمله جمع‌کننده، ضرب‌کننده و تقسیم‌کننده تمرکز دارد. دستیابی به تحمل خطا در مدارهای کوانتومی یک کار بسیار پیچیده است.

این شامل توسعه مدارهایی است که می‌توانند به طور موثر کیوبیت‌ها را از خطاهای کوانتومی ناشی از کنترل ناکافی بر تعاملات محیطی محافظت کنند. با مطالعه این بخش، خوانندگان دانش بیشتری در مورد مدارهای کوانتومی تحمل‌پذیر خطا کسب می‌کنند و دانش لازم برای طراحی مدارهای تحمل‌پذیر خطای خود را کسب می‌کنند. QCA (Quantum-dot Cellular Automata) یک الگوی محاسباتی جدید را نشان می‌دهد که اطلاعات باینری را از طریق پیکربندی شارژ در سلول‌های جداگانه رمزگذاری می‌کند و از رویکرد مرسوم استفاده از سوئیچ‌های فعلی خارج می‌شود.

در QCA، محاسبات صرفاً از طریق فعل و انفعالات کولمبیک به دست می آید و نیاز به جریان جریان را از بین می برد. این الگوی انقلابی راه حلی بالقوه برای محاسبات بدون ترانزیستور در مقیاس نانو ارائه می‌دهد.

با مطالعه کتاب Quantum Computing، خوانندگان به دانش عمیق QCA و فرآیندهای طراحی مربوط به ایجاد مدارهای کوانتومی مختلف با استفاده از نرم‌افزار طراحی QCA دست خواهند یافت. علاوه بر این، آن‌ها با هزینه‌های مرتبط با مدارهای QCA از جمله مساحت سلول، تاخیر، انرژی پیچ‌خوردگی و مصرف برق آشنا می‌شوند.

در بخش آخر، مدارهای مقاوم در برابر خطا QCA مورد بحث قرار گرفته است. ضرورت مدارهای مقاوم در برابر خطا QCA، گیت اکثریت QCA مقاوم در برابر خطا، دی مولتی پلکسر QCA 1 به 2 مقاوم در برابر خطا، جمع کننده کامل QCA مقاوم در برابر خطا، سلول SRAM QCA مقاوم در برابر خطا، تفریق کننده QCA مقاوم در برابر خطا و مولتی پلایر QCA مقاوم در برابر خطا ارائه شده است.

کتاب Quantum Computing جامع به عنوان یک منبع ارزشمند برای محققان، متخصصان و دانشجویان محاسبات کوانتومی عمل می‌کند. با توجه به کمبود کتاب در این زمینه خاص، شکاف مهمی را پر می‌کند و دانش فراوانی را ارائه می‌دهد. چه مبتدی یا یک خواننده پیشرفته باشید، این کتاب به طیف گسترده ای از سطوح تخصص پاسخ می‌دهد و آن را برای افراد در هر مرحله از سفر محاسبات کوانتومی خود مناسب می‌کند.

سرفصل‌های کتاب Quantum Computing:

• Cover
• Title
• Copyright
• Contents
• Preface to the Second Edition
• Acknowledgments
• Author biography
• Acronyms
• Part I Quantum logic
  • 1 Quantum logic
  • 2 Basic definitions of quantum logic
  • 3 The quantum qubit string comparator
  • 4 The quantum full-adder and subtractor
  • 5 The quantum multiplexer and demultiplexer
  • 6 The quantum adder circuits
  • 7 The quantum multiplier–accumulator
  • 8 The quantum divider
  • 9 The quantum BCD priority encoder
  • 10 The quantum decoder
  • 11 The quantum square root circuit
  • 12 Quantum latches and counter circuits
  • 13 The quantum controlled ternary barrel shifter
  • 14 Quantum RAM, quantum ROM, and quantum cache memory
  • 15 The quantum arithmetic logic unit
  • 16 Quantum programmable logic devices
  • 17 The quantum processor circuit
  • 18 Applications of quantum computing technology
• Part II Quantum fault tolerance
  • 19 Quantum fault-tolerant circuits
• Part III Quantum-dot cellular automata
  • 20 Quantum-dot cellular automata
  • 21 The QCA adder and subtractor
  • 22 The QCA multiplier and divider
  • 23 QCA asynchronous and synchronous counters
  • 24 The QCA decoder and encoder
  • 25 The QCA multiplexer and demultiplexer
  • 26 QCA flip-flops
  • 27 QCA programmable logic devices
  • 28 QCA RAM, ROM, and cache memory
  • 29 The QCA processor circuit
  • 30 Applications of QCA technology
  • Part IV QCA fault tolerance
  • 31 QCA fault-tolerant circuits

جهت دانلود کتاب Quantum Computing می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.