کتاب Quantum Computing for Developers

کتاب Quantum Computing for Developers (محاسبات کوانتومی برای توسعه دهندگان) علاوه بر شرح مفاهیم به روز علم کوانتوم، روش توسعه‌ی برنامه‌های کوانتومی را نیز شرح خواهد داد.

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

مقدمه‌ای بر کتاب Quantum Computing for Developers:

کار بر روی پایان نامه دکتری خود را در سال 1995 در دانشگاه صنعتی دلفت هلند آغاز کردم. کار من عمدتاً بر روی معادله امواج صوتی متمرکز بود و نیاز به ترکیب مدل‌های نظری با داده‌های تجربی داشتم که البته نیاز به پردازش و تجسم داده‌ها داشت. در همان زمان، یک زبان برنامه نویسی جدید به نام جاوا رونمایی شد. چندین چیز جاوا را برای کارهای علمی جذاب کرده است، از جمله قابل حمل بودن آن در سکوهای مختلف، که ایجاد برنامه‌های کاربردی با رابط کاربری و اجرای آن‌ها را در سکوهای مختلفی که روی آن کار می‌کردم، آسان می‌کرد.

با این حال، به ذهنم رسید که بین دنیای علمی و دنیای فناوری اطلاعات فاصله زیادی وجود دارد. در حالی که محققان علم معمولاً در تلاش برای یافتن پاسخ برای سؤالات دشوار هستند، متخصصان فناوری اطلاعات در حال کار بر روی پیاده‌سازی نتایج علم و مقابله با مقیاس‌پذیری، خرابی، استفاده مجدد از کد و توسعه عملکردی یا شی‌گرا هستند. اغلب، ایده‌ها و مدل‌های ایجاد شده توسط دانشمندان نیاز به پیاده سازی توسط ITers دارند. دانشمندان نباید نگران آزمایش‌های واحد باشند، در حالی که متخصصان فناوری اطلاعات نباید دانشی از مدل استاندارد فیزیک داشته باشند. اما به نحوی، انتقال بین دو منطقه باید صاف باشد.

من این افتخار را داشتم که با جیمز ویور، متخصص قدیمی جاوا که به محاسبات کوانتومی علاقه مند شده بود، مکرراً صحبت کنم. به دلیل سابقه من در علم، او از من خواست تا در محاسبات کوانتومی شرکت کنم.

اگر نیاز به ارائه در مورد چیزی دارید، اگر حداقل چیزی در مورد آن موضوع بدانید، اغلب به شما کمک می‌کند. با وجود اینکه من روی معادله امواج صوتی کار کرده بودم، محاسبات کوانتومی چیز دیگری بود. از این رو، من مجبور شدم در مورد محاسبات کوانتومی یاد بگیرم. بهترین راه برای یادگیری چیزی کار کردن با آن است. بنابراین، برای درک محاسبات کوانتومی، شبیه ساز یک کامپیوتر کوانتومی در جاوا به نام Strange ایجاد کردم. گام به گام، عملکردی را به Strange اضافه کردم و با پیاده سازی آن، درک بهتری از معنای محاسبات کوانتومی برای توسعه دهندگان پیدا کردم.

مشاهدات کلی من مبنی بر اینکه دانشمندان با مسائل متفاوتی نسبت به توسعه دهندگان مواجه هستند، برای محاسبات کوانتومی صادق بود. من معتقدم که یکی از چالش‌های مهم در محاسبات کوانتومی، یافتن راه‌هایی برای توسعه‌دهندگان موجود برای استفاده از محاسبات کوانتومی بدون نیاز به درک فیزیک پشت آن است. اما روش دیگری نیز کار می‌کند: الگوریتم‌های عالی که ممکن است منجر به بهبود در زمینه‌های مختلف شود، اغلب قبل از موفقیت نیاز به درک خوبی از توسعه فناوری اطلاعات مدرن دارند.

اعتقاد من این است که محاسبات کوانتومی می‌تواند به پیشرفت‌های بزرگی در چندین حوزه از جمله مراقبت‌های بهداشتی و امنیت منجر شود. با این کتاب، امیدوارم به توسعه دهندگان توضیح دهم که چگونه می‌توانید از محاسبات کوانتومی بدون نیاز به متخصص شدن در فیزیک کوانتومی بهره مند شوید.

در مورد کتاب Quantum Computing for Developers

بیشتر منابع موجود در مورد محاسبات کوانتومی یا در مورد فیزیک حیرت‌انگیز است که برای فعال کردن محاسبات کوانتومی استفاده می‌شود یا پیامدهای سطح بالایی که می‌توان زمانی که محاسبات کوانتومی به جریان اصلی تبدیل شد انتظار داشت.

در این کتاب، ما به سوالات بسیاری از توسعه‌دهندگان می‌پردازیم: محاسبات کوانتومی چگونه بر توسعه روزانه من تأثیر می گذارد و چگونه می توانم از آن بهره مند شوم؟ برای پاسخ به این، به محاسبات کوانتومی از دیدگاه یک توسعه‌دهنده نگاه می‌کنیم: فرض می‌کنیم که سخت‌افزار در دسترس است یا خواهد بود (از طریق سخت‌افزار بومی یا شبیه‌ساز)، و کدی را می‌نویسیم که برای تبلیغات تبلیغاتی ناشناس است.

چه کسی باید کتاب Quantum Computing for Developers را بخواند؟

این کتاب برای توسعه دهندگانی نوشته شده است که علاقه مندند بدانند که آیا و چگونه می‌توانند از محاسبات کوانتومی، در حال حاضر یا در آینده بهره ببرند یا به طور کلی، چه تاثیری را محاسبات کوانتومی بر کار آنها خواهد داشت. انتظار نمی‌رود خواننده چیزی در مورد فیزیک کوانتوم بداند. این کتاب حوزه‌هایی را توضیح می‌دهد که محاسبات کوانتومی ممکن است منجر به پیشرفت‌ها شود و چگونه توسعه‌دهندگان می‌توانند از آن به طور مشابه با نحوه استفاده از سخت‌افزار مدرن (مانند GPU) بدون اطلاع از جزئیات داخلی استفاده کنند.

نحوه سازماندهی کتاب Quantum Computing for Developers: نقشه راه

این کتاب شامل سه بخش است. بخش 1 اطلاعات اولیه در مورد محاسبات کوانتومی را ارائه می‌دهد. بخش 2 مفاهیم اساسی را معرفی می کند که محاسبات کوانتومی را از محاسبات کلاسیک متفاوت می‌کند. بخش 3 الگوریتم‌ها و کدهایی را پوشش می‌دهد که مستقیماً برای توسعه دهندگان موجود قابل اجرا هستند و از مزایای کوانتومی استفاده می‌کنند.

بخش 1 کتاب Quantum Computing for Developers محاسبات کوانتومی را معرفی می‌کند:

فصل 1 اهمیت محاسبات کوانتومی را بدون استفاده از کلمات کلیدی یا شرکت در هیاهو مورد بحث قرار می‌دهد. توسعه دهندگان ساده اغلب می‌گویند: “کد را به من نشان بده” و این همان کاری است که کتاب Quantum Computing for Developers انجام می‌دهد.

در فصل 2 کتاب Quantum Computing for Developers، ما اولین برنامه جاوا (برنامه معمولی HelloWorld) را با استفاده از شبیه ساز کوانتومی مبتنی بر جاوا Strange می‌سازیم. شبیه‌ساز کوانتومی Strange توسعه دهندگان را از جزئیات سطح پایین محاسبات کوانتومی محافظت می‌کند، اما API هایی را ارائه می‌دهد که در داخل از مفاهیم کوانتومی بهره می‌برند.

فصل 3 کیوبیت را به عنوان بلوک اصلی در محاسبات کوانتومی، مشابه بیت معمولی در محاسبات کلاسیک معرفی می‌کند.

بخش 2 کتاب Quantum Computing for Developers مفاهیم مربوط به محاسبات کوانتومی را معرفی می‌کند:

فصل 4 برهم نهی، یکی از اصول اصلی فیزیک کوانتومی را مورد بحث قرار می‌دهد. این فصل حاوی کدهایی است که به شما امکان می‌دهد از برهم نهی کوانتومی در برنامه‌های جاوا خود استفاده کنید.

فصل 5 کتاب Quantum Computing for Developers توضیح می‌دهد که چگونه کیوبیت‌های مختلف می توانند از طریق درهم تنیدگی کوانتومی متصل بمانند و این برای برنامه‌ها چه معنایی دارد.

فصل 6 شبکه کوانتومی را به عنوان یک کاربرد خاص از محاسبات کوانتومی معرفی می‌کند.

قسمت 3 کتاب Quantum Computing for Developers به نمونه‌های کد می پردازد و به تدریج الگوریتم‌های پیچیده‌تری را معرفی می‌کند که برای توسعه دهندگان مفید است. اگرچه تمرکز بر توضیح استفاده از الگوریتم‌ها است، برخی توضیحات در مورد داخلی الگوریتم‌ها نیز ارائه شده است تا به شما کمک کند روی الگوریتم‌های مشابه کار کنید:

فصل 7 برنامه HelloWorld نشان داده شده در فصل 2 را توضیح می دهد. این برنامه کاربردی ساده هیچ مزیت مستقیمی ندارد (مشابه برنامه‌های HelloWorld به طور کلی) اما نشان می دهد که چگونه برنامه‌های کاربردی کوانتومی می‌توانند ایجاد شوند.

فصل 8 کتاب Quantum Computing for Developers بر اساس فصل 6 و 7 ساخته شده است و نشان می‌دهد که چگونه یک برنامه جاوا می‌تواند ایجاد شود که از شبکه کوانتومی استفاده می‌کند و یک کانال ارتباطی امن بین دو طرف فراهم می‌کند.

فصل 9 الگوریتم Deutsch-Jozsa را توضیح می‌دهد. پیاده‌سازی این الگوریتم در جاوا با Strange آسان است و شما را با برخی از الگوهای معمول در محاسبات کوانتومی آشنا می‌کند.

فصل 10 یکی از معروف ترین الگوریتم‌های کوانتومی را مورد بحث قرار می‌دهد: الگوریتم جستجوی گروور. این الگوریتم پیامدهای عملی واقعی برای توسعه دهندگان دارد.

فصل 11 در مورد الگوریتم شور است که احتمالاً محبوب‌ترین الگوریتم کوانتومی موجود است. این الگوریتم به ترکیبی از محاسبات کلاسیک و کوانتومی نیاز دارد و بنابراین موضوع بسیار خوبی برای نتیجه‌گیری کتاب است.

سرفصل‌های کتاب Quantum Computing for Developers:

• Quantum Computing in Action
• Copyright
• brief contents
• contents
• front matter
• Part 1. Quantum computing introduction
  • 1 Evolution, revolution, or hype?
  • 2 “Hello World,” quantum computing style
  • 3 Qubits and quantum gates: The basic units in quantum computing
• Part 2. Fundamental concepts and how they relate to code
  • 4 Superposition
  • 5 Entanglement
  • 6 Quantum networking: The basics
• Part 3. Quantum algorithms and code
  • 7 Our HelloWorld, explained
  • 8 Secure communication using quantum computing
  • 9 Deutsch-Jozsa algorithm
  • 10 Grover’s search algorithm
  • 11 Shor’s algorithm
• Appendix A. Getting started with Strange
• Appendix B. Linear algebra
• index

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