Quantum Computing

یک معرفی دوستانه به برنامه‌نویسی کوانتومی

ااگر یک کامپیوتر داشتید که می‌توانست میلیاردها ورودی مختلف را به طور همزمان پردازش کند، چه اتفاقی می‌افتاد؟

محاسبات کوانتومی یک رویکرد کاملاً جدید برای درک الگوریتم‌ها و داده‌ها است. شاید این موضوع در ابتدا مرموز یا فنی به نظر برسد، اما لزومی ندارد که پیچیده باشد. اگر می‌خواهید یاد بگیرید که کامپیوترهای کوانتومی چگونه کار می‌کنند و چگونه برای آنها برنامه‌نویسی کنید، این کتاب به زبان ساده و قابل فهم برای شما نوشته شده است.

این کتاب نه تنها دقیق است، بلکه به صورت گام به گام شما را با اصول اولیه محاسبات کوانتومی مانند ابرموقعیت، دروازه‌های کوانتومی، تداخل، درهم‌تنیدگی و اندازه‌گیری آشنا می‌کند و سپس شما را در نوشتن برنامه‌های واقعی کوانتومی راهنمایی می‌کند.

در این مسیر شما خواهید آموخت که چگونه:

• اطلاعات کوانتومی را ذخیره کرده و تغییر دهید
• فرآیند شگفت‌انگیز اندازه‌گیری کوانتومی را درک کنید
• الگوریتم‌های سیمون، گروور و شور را کشف کنید
• کد کوانتومی خود را با استفاده از شبیه‌سازهای رایگان و سخت‌افزار زنده بنویسید و اجرا کنید

نویسنده اندرو گلسنر به خاطر تبدیل موضوعات پیچیده به تجربیات یادگیری قابل دسترس و لذت‌بخش شناخته شده است. در این کتاب، او تفکر بصری، وضوح، زمینه و دقت را به دنیای عجیب و جذاب برنامه‌نویسی کوانتومی می‌آورد. تمام ایده‌ها و ریاضیات به تدریج ساخته می‌شوند تا شما هر مرحله را به خوبی فرا بگیرید.

چه شما یک برنامه‌نویس، دانشجو، معلم، دانشمند، شاعر یا هر فرد دیگری باشید که عاشق ایده‌های جدید است که ذهن شما را به چالش می‌کشند، این راهنمایی است که شما را از “یک کیوبیت چیست؟” به نوشتن و اجرای الگوریتم‌های کوانتومی عملی با کنجکاوی، خلاقیت و اعتماد به نفس می‌رساند.

فهرست مطالب

بخش اول: حالت‌ها، عملگرها و سیستم‌ها

فصل 1: یک دسته کارت عجیب

فصل 2: حالت‌های کوانتومی

فصل 3: عملگرها

فصل 4: کار با کیوبیت‌ها

فصل 5: سیستم‌ها

فصل 6: اندازه‌گیری

بخش دوم: الگوریتم‌های کوانتومی

فصل 7: تلپورتیشن

فصل 8: الگوریتم دویچ

فصل 9: الگوریتم دویچ–جوزا

فصل 10: الگوریتم برنشتاین–وازیرانی

فصل 11: الگوریتم سیمون

فصل 12: الگوریتم گروور

فصل 13: الگوریتم شور

فصل 14: گام‌های بعدی

درباره نویسنده

اندرو گلسنر، دکترا، محقق ارشد در FX است که از یادگیری عمیق برای کمک به هنرمندان در تولید جلوه‌های بصری برای فیلم و تلویزیون استفاده می‌کند. او رئیس کمیته مقالات فنی SIGGRAPH ‘94، ویراستار مؤسس Journal of Computer Graphics Techniques و سردبیر ACM Transactions on Graphics بوده است. کتاب‌های قبلی او شامل Deep Learning: A Visual Approach (No Starch Press)، مجموعه Graphics Gems و کتاب درسی Principles of Digital Image Synthesis می‌باشند. در زمان آزاد خود، او نقاشی می‌کند، رمان می‌نویسد و پیانو جاز می‌نوازد.

A friendly introduction to quantum programming.

What if you had a computer that could process billions of different inputs at the same time?

Quantum computing is a radically new way to think about algorithms and data. It can feel mysterious or technically challenging, but it doesn’t have to be. If you want to understand how quantum computers work—and how to program them—this friendly, self-contained guide is for you.

This approachable yet rigorous book walks you step-by-step through quantum computing fundamentals, such as superposition, quantum gates, interference, entanglement, and measurement, then teaches you how to write real quantum programs.

Along the way, you’ll:

• Understand how to store and transform quantum information
• Grasp the surprising process of quantum measurement
• Explore Simon’s, Grover’s, and Shor’s algorithms
• Write and run your own quantum code using free simulators and live hardware

Author Andrew Glassner is known for turning complex topics into accessible and enjoyable learning experiences. In this book, he brings visual thinking, clarity, context, and precision to the strange and fascinating world of quantum programming. All the ideas and math are built up slowly so you’ll master every step.

Whether you’re a programmer, student, educator, scientist, poet, or anyone else who loves new ideas that stretch your mind, this is the guide that will take you from “What is a qubit?” to writing and running working quantum algorithms with curiosity, creativity, and confidence.

Table of Contents

Part I: States, Operators, and Systems

Chapter 1: A Curious Deck of Cards

Chapter 2: Quantum States

Chapter 3: Operators

Chapter 4: Working with Qubits

Chapter 5: Systems

Chapter 6: Measurement

Part II: Quantum Algorithms

Chapter 7: Teleportation

Chapter 8: Deutsch’s Algorithm

Chapter 9: Deutsch–Jozsa’s Algorithm

Chapter 10: Bernstein–Vazirani’s Algorithm

Chapter 11: Simon’s Algorithm

Chapter 12: Grover’s Algorithm

Chapter 13: Shor’s Algorithm

Chapter 14: Next Steps

About the Author

Andrew Glassner, PhD, is a principal research scientist at FX, where he uses deep learning to help artists produce visual effects for film and TV. He was technical papers chair for SIGGRAPH ‘94, founding editor of the Journal of Computer Graphics Techniques, and editor in chief of ACM Transactions on Graphics. His prior books include Deep Learning: A Visual Approach (No Starch Press), the Graphics Gems series, and the textbook Principles of Digital Image Synthesis. In his free time, he paints, writes novels, and plays jazz piano.