Obliczenia kwantowe dla każdego

• Druk: Warszawa, 2020
• Autor: Chris Bernhardt
• Tłumacz: Tomasz Lewandowski
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Książka jest przystępnym wprowadzeniem do nowej, fascynującej dziedziny teorii obliczeń. Obliczenia kwantowe to przepiękne spotkanie fizyki kwantowej z informatyką. Najbardziej zaskakujące idee fizyki XX wieku pozwalają nam zupełnie zmienić sposób myślenia o obliczeniach. Chris Bernhardt wprowadza Czytelnika w obliczenia kwantowe w sposób, który jest zrozumiały dla każdego, kto jest zaznajomiony z matematyką na poziomie liceum. Autor, sam będąc matematykiem, stara się upraszczać część matematyczną tak bardzo, jak tylko jest to możliwe. Wyjaśnia kubity, splątanie, teleportację kwantową, algorytmy kwantowe oraz wiele innych zagadnień związanych z mechaniką kwantową. Zarówno działanie, jak i znaczenie aparatu matematycznego wyjaśnia dodatkowo na prostych przykładach. W książce autor: • definiuje podstawową jednostkę obliczeń kwantowych - kubit - i wyjaśnia jak można dokonać jego pomiaru, • omawia splątanie, które - jak twierdzi - łatwiej opisać matematyką niż słowami, • wyjaśnia, co to znaczy, że dwa kubity mogą być splątane, • wprowadza w tematykę kryptografii kwantowej, • podsumowuje standardowe zagadnienia klasycznego wprowadzenia do teorii obliczeń - bity, logika i bramki logiczne, • opisuje pomysłowy komputer kul bilardowych Edwarda Fredkina, • definiuje kwantowe bramki logiczne, • omawia złożoność algorytmów kwantowych, • opisuje budowę kwantowych komputerów.

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Informatyka
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-21339-8
• ISBN druku: 978-83-01-21215-5
• Liczba stron: 240

Podziękowania ix
Wstęp xi
1. Spin 1
	Zegar Kwantowy 6
	Pomiary w tym samym kierunku 7
	Pomiary w różnych kierunkach 7
	Pomiary 9
	Przypadkowość 10
	Fotony i polaryzacja 11
	Wnioski 15
2. Algebra liniowa 17
	Liczby zespolone kontra liczby rzeczywiste 18
	Wektory 19
	Diagramy wektorów 19
	Długość wektorów 20
	Mnożenie przez skalar 21
	Dodawanie wektorów 21
	Wektory ortogonalne 23
	Mnożenie bra przez ket 23
	Bra-ket i długość wektorów 24
	Bra-ket i ortogonalność 24
	Bazy ortonormalne 25
	Wektory jako kombinacje liniowe wektorów bazowych 27
	Uporządkowane bazy 29
	Długość wektorów 30
	Macierze 30
	Obliczenia na macierzach 33
	Macierze ortogonalne i unitarne 34
	Narzędzia algebry liniowej 35
3. Spiny i kubity 37
	Teoria prawdopodobieństwa 37
	Matematyka spinu kwantowego 38
	Równoważne wektory stanu 41
	Baza powiązana z danym kierunkiem spinu 43
	Obrót aparatury pomiarowej o 60° 45
	Model matematyczny dla polaryzacji fotonu 46
	Baza odpowiadająca danemu kierunkowi polaryzacji 47
	Eksperymenty z filtrami polaryzacyjnymi 47
	Kubity 49
	Alicja, Bob i Ewa 50
	Amplitudy prawdopodobieństwa i interferencja 53
	Alicja, Bob i protokół BB84 54
4. Splątanie kwantowe 57
	Kubity Alicji i Boba nie są splątane 58
	Obliczenia dla kubitów niesplątanych 60
	Obliczenia dla kubitów splątanych 61
	Komunikacja superluminalna 63
	Baza standardowa dla iloczynów tensorowych 65
	Jak się splątuje kubity? 66
	Splątywanie kubitów z użyciem bramki CNOT 68
	Splątane zegary kwantowe 69
5. Nierówność Bella 73
	Splątane kubity w różnych bazach 75
	Dowód 76
	Einstein i realizm lokalny 78
	Einstein i zmienne ukryte 79
	Klasyczne wyjaśnienie splątania kwantowego 80
	Nierówność Bella 82
	Odpowiedź mechaniki kwantowej 82
	Odpowiedź klasyczna 84
	Pomiar 87
	Protokół Ekerta i kwantowa dystrybucja kluczy 89
6. Logika klasyczna. Bramki. Obwody 91
	Logika 92
	Negacja 92
	Koniunkcja 93
	Alternatywa 93
	Algebra boolowska 94
	Równoważność logiczna 95
	Operatory funkcjonalnie zupełne 97
	Nand 99
	Bramki logiczne 101
	Bramka NOT 101
	Bramka AND 102
	Bramka OR 102
	Bramka NAND 103
	Obwody 103
	NAND jako bramka uniwersalna 104
	Bramki logiczne i obliczenia 105
	Pamięć 107
	Obliczenia odwracalne 107
	Bramka negacji kontrolowanej 109
	Bramka Toffoliego 111
	Bramka Fredkina 113
	Obliczenia prowadzone za pomocą kul bilardowych 115
7. Kwantowe bramki logiczne i obwody 121
	Kubity 122
	Bramka CNOT 122
	Kwantowe bramki logiczne 124
	Kwantowe bramki logiczne działające na jeden kubit 125
	Bramki I i Z 125
	Bramki X i Y 126
	Bramka Hadamarda 126
	Czy istnieją uniwersalne bramki kwantowe? 127
	Twierdzenie o nieklonowaniu 128
	Obliczenia kwantowe kontra klasyczne obliczenia 130
	Obwód Bella 131
	Kodowanie supergęste 133
	Kwantowa teleportacja 136
	Korekcja błędu 140
	Kod powtarzany 141
	Kwantowa korekcja odwrócenia bitów 142
8. Algorytmy kwantowe 147
	Klasy złożoności P i NP 148
	Czy algorytmy kwantowe są szybsze od klasycznych? 150
	Złożoność zapytań 151
	Algorytm Deutscha 152
	Iloczyn Kroneckera macierzy Hadamarda 156
	Algorytm Deutscha-Jozsy 159
	Algorytm Simona 164
	Bitowe dodawanie sekwencji modulo 2 164
	Sformułowanie problemu Simona 165
	Iloczyn skalarny i macierz Hadamarda 166
	Macierze Hadamarda a problem Simona 167
	Obwód kwantowy dla problemu Simona 169
	Klasyczna część algorytmu Simona 172
	Klasy złożoności obliczeniowej 174
	Algorytmy kwantowe 176
9. Znaczenie obliczeń kwantowych 179
	Algorytm Shora i kryptoanaliza 180
	Szyfrowanie RSA 180
	Algorytm Shora 182
	Algorytm Grovera i przeszukiwanie danych 184
	Algorytm Grovera 184
	Zastosowania algorytmu Grovera 186
	Chemia i symulacja 189
	Sprzęt 191
	Wyżarzanie kwantowe 193
	Supremacja kwantowa i wszechświaty równoległe 195
	Obliczenia 196
Indeks 199