کتاب کامپیوترهای کوانتومی (ریاضیات، سخت افزار و برنامه نویسی)

فصل اول:  چرخش

1-1. چرخش   

1-2. کیوبیت  

1-3. نگاهی به کیوبیت فیزیکی  

فصل دوم: جبر خطی

2-1. نمایش کیوبیت

2-2. کره Bloch

2-3. نشانه‌گذاری دایره‌ای

2-4. چرخش دایره

2-5. نمایش دیراک

2-6. اعداد حقیقی و اعداد مختلط

2-7. اندازه‌ی بردارها

2-8. ضرب اسکالر

2-9. جمع برداری

2-10. بردارهای متعامد

2-11. ضرب بردارهای ستونی و سطری

2-12. Bra-ket و اندازه‌ها

2-13. بردارهای متعامد و ضرب داخلی

2-14. بردارهای پایه

2-15. نمایش بردار به صورت ترکیب بردارهای پایه

2-16. ماتریس‌ها

2-17. ماتریس‌های واحد و متعامد

فصل سوم :  مدار و عملگرهای کوانتومی

3-1. مدارهای کوانتومی  

3-2. انواع عملگرهای کوانتومی

3-3. عملگرهای یکانی

3-4. عملگر هادمارد

3-5. عملگر واحد (همانی)

3-6. عملگرهای دودویی

3-7. عملگرهای سه‌تایی

فصل چهارم:  ضرب تانسوری و اندازه‌گیری

4-1. ضرب تانسوری

4-2. بازنمایی حالت‌های مرکب در ماشین‌های کوانتومی

4-3. ضرب تانسوری بردارهای حالت

4-4. ضرب تانسوری بردارهای ستونی

4-5. عملگرها و ضرب تانسوری

4-6. ضرب تانسوری ماتریس‌ها

4-7. اندازه‌گیری

4-8. جداسازي حالت‌های كوانتومي و اندازه‌گيري

4-9. اندازه‌گیری تصویری (پرتو)

4-10. اندازه‌گیری تعمیم‌یافته

4-11. اندازه ارزش‌گذاری‌شده عملگر مثبت (POVM)

4-12.  اندازه‌گیری حالت‌های درهم‌تنیده

فصل پنجم :  معماری رایانه‌های کوانتومی

5-1. ساختار رایانه‌های کوانتومی

5-2. اتم خنثی

5-3. تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR)

5-4. الماس نیتروژن تهی جای مرکزی

5-5. فوتونیک

5-6. ترانزیستور کوانتومی نیمه‌رسانه

5-7. چیپ فوتونیک مکان‌نگر

5-8. چرخش کیوبیت‌ها

5-9. کیوبیت‌های اَبَررسانا

5-10. محاسبات کوانتومی توپولوژیکی

5-11. یون گیرافتاده

5-12. نقشه‌ی راه محاسبات کوانتومی

فصل ششم: طراحی کیوبیت

6-1. ساخت کیوبیت  

6-2. حلقه‌های اَبَررسانا

6-3. یون‌های گیرافتاده (به دام افتاده)

6-4. نقاط کوانتومی سیلیکونی  

6-5. کیوبیت‌های توپولوژیکی (مکان‌نگر)

6-6. الماس تهی جای مرکزی  

6-7. ضعف‌های رایانه‌های کوانتومی  

6-8. گداختگی کوانتومی و جدال کمینه‌سازی انرژی  

فصل هفتم: توسعه کتابخانه‌ها برای برنامه‌نویسی رایانه کوانتومی

7-1. توسعه‌ی کتابخانه‌های برنامه‌نویسی کوانتومی  

7-2. رایانه‌های کوانتومی و شبیه‌سازهای QC  

      7-2-1. Cirq 

      7-2-2. Qiskit

      7-2-3. Forest

7-3. کیت توسعه‌ی کوانتومی  

7-4. سایر شبیه‌سازهای کوانتومی  

7-5. شبیه‌ساز کوانتومی اینتل (qHiPSTER)

      7-5-1. stag 

      7-5-2.QuEST  

      7-5-3. Scaffold/ScaffCC  

      7-5-4. Qrack 

      7-5-5. QX Simulator 

      7-5-6. Quantum++ 

      7-5-7. Libquantum  

7-6. زبان رایانه کوانتومی  

7-7. سایر ابزارهای مبتنی بر زبان C  

      7-7-1.LIQUID  

      7-7-2.Quantum Programming Studio 

      7-7-3. Linear Al

      7-7-4. QCAD  

7-8. نمونه‌ساز رایانه کوانتومی  

      7-8-1. Quantum Fog 

      7-8-2. Q-Kit

      7-8-3. Quantum Inspire 

      7-8-4.Quantum Computing Playground 

7-9. کوانتوم در اَبر 

      7-9-1.CAS-Alibaba Quantum Computing Laboratory

      7-9-2.Quirk

7-10. رابط کاربری کوانتومی  

7-11. سایر ابزارها بر اساس زبان توسعه 

      7-11-1. Bayesforge 

      7-11-2. Paddle Quantum  

      7-11-3. Qbsolv 

فصل هشتم: موتور پردازش کوانتومی

8-1. واحد پردازش کوانتومی (QPU) چیست؟ 

8-2. دستورالعمل‌های محلی QPU  

8-3. نکاتی در مورد QPU

فصل نهم:  برنامه‌نویسی واحد پردازش کوانتومی

9-1. عملگرهای اولیه‌ی QPU  

9-2. دزه تصادفی کارآمد 

9-3. دستورالعمل PHASE(q)

9-4 دستورالعمل‌های ‌ROTY(q) و ROTX(q)

9-5. دستورالعمل COPY  

9-6. ترکیب عملگرهای QPU  

9-7. شکارچی جاسوس کوانتومی  

فصل دهم: نشانه‌گذاری دایره‌ای چندکیوبیتی

10-1. ثبات‌های چندکیوبیتی  

10-2. ترسیم ثبات چندکیوبیتی  

10-3. خواندن کیوبیت در ثبات چندکیوبیتی  

10-4. بصری‌سازی تعداد زیاد کیوبیت‌ها

10-5. دستورالعمل CNOT  

10-6 . دستورالعمل‌های CPHASE و CZ  

10-7. ترفند QPU: عکس‌العمل فاز 

10-8. دستورالعمل CCNOT (توفولی)

10-9. دستورالعمل‌های SWAP و CSWAP 

10-10. آزمایش SWAP 

10-11. ساخت عملگرهای شرطی  

10-12. عدد تصادفی کنترل‌شده از راه دور 

فصل یازدهم: دوربری کوانتومی

11-1. دوربری چیست؟ 

11-2. دوربری چگونه به کار گرفته می‌شود؟ 

فصل دوازدهم: حساب کوانتومی

12-1. ریاضیات و منطق کوانتومی  

12-2. تفاوت خاص   

12-3. انتقال و کپی داده

12-4. معکوس‌پذیری و گم شدن داده

12-5. علم حساب در QPU  

12-6. ساخت عملگرهای افزایش و کاهش   

12-7. اضافه نمودن دو عدد صحیح کوانتومی  

12-8. اعداد صحیح منفی  

12-9. ریاضیات پیچیده‌تر 

12-10. اجرای شرط کوانتومی  

12-11. نتایج رمزشده‌ی فاز 

12-12. معکوس‌پذیری و کیوبیت‌های چرک‌نویس   

12-13. محاسبه‌ناپذیری (بی‌اعتبارسازی)

12-14. منطق کوانتومی پایه‌ای  

فصل سیزدهم: تقویت دامنه

13-1. تبدیل بین فاز و بزرگی  

13-2. تکرار تقویت دامنه 

13-3. تکرارهای بیشتر 

13-4. چرخش متعدد ورودی  

13-5. تقویت دامنه و تبدیل فوریه به ‌عنوان تخمین جمع 

13-6. افزایش سرعت الگوریتم‌های مرسوم با تقویت دامنه 

13-7. درون واحد پردازنده‌ی کوانتومی (QPU)

فصل چهاردهم: تبدیل فوریه کوانتومی

14-1. تبدیل فوریه کوانتومی و الگوهای مخفی  

14-2.QFT، DFT و FFT  

14-3. فرکانس‌ها در ثبات QFT  

14-4. ورودی‌های حقیقی و موهومی DFT  

14-5. آیا QFT سریع است؟ 

14-6. پردازش سیگنال با QFT  

14-7. آماده‌سازی برهم‌نهی‌ها با QFT معکوس   

14-8. درون QFT  

14-9. درک مستقیم 

14-10. عملیات توسط عملیات  

فصل پانزدهم: تخمین فاز کوانتومی

15-1. آشنایی با اَعمال QPU  

15-2. تخمین فاز چیست؟ 

15-3. چگونه از تخمین فاز استفاده کنیم؟ 

15-4. تخمین فاز در عمل  

15-5. درون QPU  

15-6. شهود 

15-7. عملیات توسط عملیات  

فصل شانزدهم: کاربردهای عملی، داده حقیقی

16-1. داده حقیقی  

16-2. داده‌ی غیر عددی صحیح  

16-3. QRAM   

16-4. رمزگذاری بردار 

16-5. محدودیت‌های رمزگذاری دامنه 

16-6. رمزگذاری دامنه‌ای و نمایش دایره‌ای  

16-7. رمزگذاری ماتریس   

16-8. عمل QPU چگونه می‌تواند ماتریس را بازنمایی کند؟ 

16-9. شبیه‌سازی کوانتومی

فصل هفدهم: جستجوی کوانتومی

17-1. الگوریتم‌های جستجو 

17-2. منطق فاز 

17-3. ساخت اَعمال ابتدایی منطق فاز 

17-4. ساخت عبارت‌های منطق فاز پیچیده

17-5. حل معماهای منطقی  

17-6. بچه گربه‌ها و ببرها

17-7. دستورالعمل کلی برای حل مسأله‌های اقناع بولی  

17-8. مسأله‌ی اقناع‌پذیر 3-SAT  

17-9. مسأله‌ی 3-SAT اقناع‌ناپذیر 

فصل هجدهم: نمونه‌برداری فوق‌العاده‌ی کوانتومی

18-1.QPU چه‌کاری می‌تواند برای گرافیک کامپیوتری انجام دهد؟ 

18-2. نمونه‌برداری فوق‌العاده رایج  

18-3. محاسبه‌ی تصاویر رمزنگاری فاز 

18-4. برنامه‌ی سایه‌زن نقاط QPU  

18-5. استفاده از PHASE برای ترسیم 

18-6. ترسیم بوم نقاشی  

18-7. نمونه‌برداری تصاویر رمزگذاری‌شده‌ی فاز 

18-8. تصاویر جذاب‌تر 

18-9. نمونه‌برداری فوق‌العاده

18-10. مقایسه‌ی QSS و نمونه‌برداری مونت‌کارلو 

18-11. نحوه کار نمونه‌برداری کوانتومی  

18-12. جدول جستجوی نمونه‌برداری کوانتومی  

18-13.  نقشه‌های اعتماد 

18-14. اضافه کردن رنگ   

فصل نوزدهم: الگوریتم شور

19-1. عامل‌های اول عدد 

19-2. استفاده از شور در QPU  

19-3. الگوریتم شور چه کاری انجام می‌دهد؟ 

19-4. آیا نیازمند QPU هستیم؟ 

19-5. روش کوانتومی  

19-6. یافتن عامل‌های عدد 15 

فصل بیستم: یادگیری ماشینی

20-1. یادگیری ماشینی کوانتومی  

20-2. حل دستگاه معادلات خطی  

      20-2-1. تشریح و حل دستگاه معادلات خطی  

20-3. حل دستگاه معادلات خطی با QPU  

      20-3-1. HHL چه‌کاری انجام می‌دهد؟ 

20-4. تحلیل مولفه‌ی اصلی کوانتومی  

20-5. تحلیل مولفه‌ی اصلی مرسوم (PCA)

20-6. تحلیل مولفه‌ی اصلی با QPU  

20-7. بازنمایی ماتریس کوواریانس در ثبات QPU  

20-8. ماشین بردار پشتیبان کوانتومی  

20-9. استفاده از QPU برای آموزش ماشین بردار پشتیبان کوانتومی

فصل بیست و یکم: سکوی محاسبات کوانتومی اَبری IBM

21-1. محاسبات کوانتومی اَبری IBM   

21-2. شروع کار با IBM Q Experience 

21-3. پردازنده‌های کوانتومی قابل استفاده

21-4. دسترسی راه دور از طریق REST API 

21-5. احراز هویت  

21-6. لیست پردازنده‌های در دسترس   

21-7. دریافت اطلاعات تنظیم یک پردازنده

21-8. دریافت پارامترهای درونی  

21-9. دریافت وضعیت صف پردازنده

21-10. فهرست کارهای درون صف اجرا

21-11. دریافت اعتبار حساب کاربری  

21-12. فهرست آزمایش‌های کاربر 

21-13. اجرای آزمایش   

21-14. اجرای کار 

21-15. دریافت نسخه‌ی API

21-16. کلاینت Node JS برای IBMQuantumExp.

21-17. ساخت پیمانه Node برای IBMQuantumExp.

21-18. صدور پیمانه‌های API 

21-19. احراز هویت با توکن  

21-20. فهرست کردن تجهیزات  

21-21. فهرست کردن پارامترهای تنظیم 

21-22. اجرای آزمایش   

21-23. اشکال‌زدایی و آزمون 

21-24. انتشار پیمانه 

فصل بیست و دوم: برنامه‌نویسی کوانتومی با QISKIT

22-1. آشنایی با QISKit

22-2. نصب QISKit در ویندوز 

22-3. نصب QISKit در لینوکس CentOS 

22-4. نصب محیط مجازی  

22-5. نوشتن برنامه‌ی کوانتومی  

22-6. کامپایل مدار و QASM   

22-7. کامپایل مدار 

22-8. نتایج اجرا

22-9. کد اسمبلی  

22-10. شبیه‌سازهای محلی QISKit

22-11. اجرا در شبیه‌ساز محلی C++ 

22-12. اجرا در شبیه‌ساز راه دور 

22-13. اجرا در ماشین واقعی کوانتومی  

22-14. اجرا از طریق کلاینت موردنظر 

واژه‌نامه انگلیسی به فارسی  

منابع و مآخذ