Квантовые вентили и схемы: Язык квантовых вычислений

Квантовые вычисления выражаются на языке вентилей и схем, подобно тому, как классические вычисления выражаются на языке логических вентилей и цифровых схем. Понимание этого языка — основа всего остального в этой области. Этот курс дает вам структурированное введение, чтобы вы могли читать схемы, рассуждать об основных операциях и уверенно следить за квантовой литературой. Вы узнаете, что делают квантовые вентили, как схемы составляются вместе и почему лежащая в основе математика включает унитарные матрицы и комплексные амплитуды. Курс остается основанным на широко используемой нотации и учитывает, как новые читатели фактически строят интуицию. Что вы узнаете: - Поймете кубиты, квантовые состояния и чем они отличаются от классических битов - Распознаете основные однокубитные вентили, включая вентили Паули, Адамара и фазовые вентили - Исследуете многокубитные вентили, включая вентиль CNOT, и его роль в создании запутанности - Будете читать схемы квантовых схем и понимать, как вентили составляются в вычисления - Примените унитарный матричный взгляд на вентили для рассуждений о обратимости и сохранении - Распознаете универсальные наборы вентилей и поймете, почему небольшой набор вентилей может выразить любое квантовое вычисление Курс начинается с кубитов и квантовых состояний, переходит к однокубитным и многокубитным вентилям и завершается составлением схем и универсальностью. Письменные упражнения помогут вам рассуждать о эффектах вентилей без необходимости глубоких знаний физики. Этот курс предназначен для абсолютных новичков без опыта в квантовых вычислениях, включая студентов компьютерных наук, любителей математики и разработчиков программного обеспечения, входящих в квантовую сферу. Никаких предварительных знаний не требуется, кроме комфортного владения основами линейной алгебры. Курс объясняет каждую концепцию по мере ее появления и фокусируется на понимании, а не на реализации.