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量子運算的課程與書籍介紹

量子運算讓極客充滿了懷疑,讓商界人士感到不確定,也讓加密專家感到恐懼。根據一些估計,量子運算行業到2020年將價值約50億美元,這意味著它將在未來幾年內不斷壯大。

如果你有興趣瞭解的話,以下為最新的量子運算相關的書和線上課程:

線上課程

量子運算介紹

聖彼得堡國立大學提供

這不是有關量子力學的課程。我們將在開始時輕輕碰觸,然後將離開,專注於物理學家慷慨為我們開發的量子電腦的數學模型。這並不意味著整個課程都是數學的(但是,會剛好足夠你了解量子運算)。我們將用徒手建構一個簡單的能運作的量子電腦,並考慮一些演算法,這些演算法是為尚未開發的更大量子電腦設計的。

QC051: 量子運算的數學先修

講師 Kumaresan Ramanathan  Coroman Systems 首席架構師

量子運算與量子物理基礎數學先修

QC101 給初學者的量子運算和量子物理

講師 Kumaresan Ramanathan  Coroman Systems 首席架構師

用微軟 Q#(Q Sharp)和 IBM Quantum Experience 精通量子運算( Quantum Computing )、量子密碼學( Quantum Cryptography)和量子物理學( Quantum Physics )

書籍

Quantum Computing: An Applied Approach 

作者 : Jack D. Hidary  量子運算的研究科學家,目前在 Alphabet X 的 AI 部門, 之前在 Google X。

內容:本書將量子運算的基礎與對此新興領域實作程式的方法做了整合。這是將這些主題以更新的方式組合在一起的首部作品。這作品適合學術教學,也適合公司技術培訓。

該卷共包括三本書,分別是:第一部分概述了量子運算和量子電路的必要基礎。第二部分介紹了量子運算演算法的基本原理,並提供了有關當前使用的多種量子運算方法的程式碼。第三部分介紹了掌握量子運算所需的數學工具包。其他資源包括一張運算符( operators )表和電路元素表以及一個提供程式碼和其更新的 GitHub 站點。

Programming Quantum Computers: Essential Algorithms and Code Samples

作者 : Eric Johnston (“EJ”) 是 QCEngine 量子運算模擬器的創建者,也是一名雜技演員和競技體操運動員。作為一名工程師,EJ 最重視驚喜和異想天開。他在伯克萊大學(University of Berkeley)學習電機工程和計算機科學,並在布里斯託大學量子光子學中心( University of Bristol Centre for Quantum Photonics )擔任量子工程研究員。 EJ 在 Lucasfilm 工作了二十年,擔任視訊遊戲和電影特效以及偶爾動作捕捉特技表演的軟體工程師。

作者 : Nic Harrigan 除了開發用於在量子電腦中對資訊進行編碼的策略外,Nic 還在量子力學的基礎上進行了廣泛的研究。他在量子物理學的基本含義的大量投入研究,這使他得以獨特地傳達(有時是明智地避免)更精細的細節。他在科學傳播領域也有10多年的經驗,他開發了許多公共講座、工作坊和教育資源,旨在向普通讀者傳達複雜的物理主題。除了在其他媒體(例如電視、廣播)中的工作外,他的公眾參與工作還贏得了各種獎項(例如 NESTA UK Famelab 獲獎者),並被唐寧街 10 號訪問所認可。他還對更常規的計算和機器學習充滿熱情。

作者 : Mercedes Gimeno-Segovia 是量子運算的世界級研究人員。她擁有倫敦帝國學院的量子運算架構博士學位,並且在該領域有7年以上的研究經驗。她的博士學位論文已成為線性光學量子運算領域的一個里程碑,因為她的線性光學體系架構設計克服了許多挑戰,這些挑戰被認為是無法克服的,並證明使用當前的製造技術是可行的。Mercedes 在量子運算實現的局限​​性方面具有專業知識,並且熱衷於理解物理系統的每一個細節,以尋求量子運算硬體的最佳化。她喜歡科學交流,寫部落格和為年輕學生做公開演講。她還是一位出色的小提琴家,在小提琴演奏方面取得了學歷資格,並且在學習期間獲得了非凡的獎項。

內容:量子點腦已準備好掀起新的計算革命-你可以立即加入。如果你是軟體工程、計算機圖形學、資料科學領域的專家,或者只是一個計算機迷,那麼這本書將為你提供動手做的程式設計師指南,幫助你理解量子運算。你無需直接研究數學和理論,而直接使用範例來演示該技術的獨特功能。

量子運算專家 Eric Johnston、Nic Harrigan 和 Mercedes Gimeno-Segovia 向你展示如何在應用程式中心建構編寫量子程式所需的技能、工具和直覺。 你將了解量子電腦可以做什麼,並學習如何確定其可以解決的問題類型。

本書包括三個章節:

  • QPU 的程式設計 – 探索用於量子處理單元做程式設計的核心概念,包括如何描述和操作量子位( qubits )以及如何執行量子隱形傳送( quantum teleportation )。
  • QPU 基元( Primitives ) – 學習演算法基元和技術,包括幅度放大、量子傅立葉轉換和相位估計。
  • QPU 應用程式 – 研究如何使用 QPU 基元來建構現有應用程式,包括量子搜索技術和 Shor 的因式分解算法。

Quantum Computing for Everyone ( The MIT Press )

作者 : Chris Bernhardt 是爾菲爾德大學( Fairfield University )數學教授。他在華威大學( University of Warwick )獲得了數學博士學位。 他的書是關於計算理論的,這是一個涵蓋數學、計算機科學和物理學的領域。該區域包含許多美麗且違反直覺的想法。Bernhardt 教授的目標是通過使所有事情都盡可能簡單來向非專家介紹一些最重要的專業。

內容 : 這是一個令人興奮的計算新領域的入門指南,為一般讀者解釋了量子位( qubits )、糾纏( entanglement )和量子隱形傳送( quantum teleportation )等主題。量子運算是量子物理學和計算機科學的完美融合,將二十世紀物理學中最令人震驚的一些思想融入了一種全新的計算思維方式。在這本書中,Chris Bernhardt提供了量子運算的入門知識,任何熟悉高中數學的人都可以使用。他向普通讀者盡可能清楚地解釋了量子位、糾纏、量子隱形傳送、量子演算法以及其他與量子有關的主題。Bernhardt 本人是數學家,他盡其所能簡化了數學,並提供了一些基本示例來說明數學的工作原理和含義。

Bernhardt 介紹了量子運算的基本單位 qubit ( 量子位元 ),並解釋如何測量 qubit。討論糾纏(他說,用數學比用語言描述更容易)即兩個 qubits 被糾纏是什麼意思?(引用愛因斯坦的描述,當量測到一個糾纏的 qubit 會影響到距離內第二個產生“幽靈”現象);並介紹了量子密碼學(  quantum cryptography )。他回顧了經典計算中的標準主題(bits、 gates 和 logic),並描述了 Edward Fredkin 的巧妙的台球計算機。他定義了量子門( quantum gates ),考慮了量子演算法的速度,並描述了量子電腦的構建。在本書的最後,讀者了解到量子運算和經典計算不是兩個截然不同的學科,並且量子運算是計算的基本形式。計算的基本單位是量子位元( qubit ),而不是位元( bit )。

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