5 книг по квантовым технологиям: рекомендации учёного

Составить этот список нам помог руководитель группы Научного центра информационных технологий и искусственного интеллекта Университета «Сириус», доктор технических наук, профессор, ведущий разработчик средств защиты информации Сергей Петренко.

Квантовое превосходство. Революция в вычислениях, которая изменит всё

Митио Каку

Митио Каку пишет о том, какие инновации ожидают нас в ближайшие десятилетия и как они изменят нашу жизнь Фото: © «Альпина нон-фикшн»

В своей книге американский физик и популяризатор науки Митио Каку рассматривает феномен квантовых компьютеров, способных решать задачи, с которыми классические вычислительные системы до сих пор не в состоянии справиться. Развитие таких машин может привести к революционным открытиям в криптографии, медицине, сфере искусственного интеллекта, космических исследованиях и многих других областях. Автор обращается к широкому кругу читателей, просто и увлекательно рассказывая о сложных процессах и научных достижениях. Книга даёт возможность заглянуть в будущее и увидеть, какие инновации ожидают нас в ближайшие десятилетия и как они изменят нашу жизнь.

«В этой книге в научно-популярной форме освящены вопросы применения квантовых вычислений на практике. Показаны преимущества квантового подхода к решению задач индустриальной размерности в различных предметных областях человеческой деятельности. В том числе в медицине и фармацевтике, финансово-кредитной сфере, программах исследованиях космоса и построения гиперзвуковых самолётов, космических ракет и автомобилей будущего. Книга рассчитана на начальный уровень подготовки читателей».

Сергей Петренко

Введение в квантовые вычисления

Филипп Кайе, Раймонд Лафламм, Мишель Моска

Книга насыщена техническими деталями и упражнениями, а также иллюстрирована пояснительными диаграммами Изображение: © Регулярная и хаотическая динамика, Институт компьютерных исследований

Это погружение в квантовые вычисления требует определённой подготовки. Оно подойдет для студентов старших курсов и начинающих аспирантов, изучающих компьютерные, инженерно-технические, математические и физические науки. Предполагается, что читатель разбирается в основах линейной алгебры, в том числе понятиях линейного пространства и внутреннего произведения. Для него знакомство с такими темами, как тензорное произведение или спектральное разложение, может оказаться полезным. 

«Книга написана на основе одноименного курса по квантовым вычислениям, который читают в Университете Ватерлоо с 1999 года. Содержит краткое и доступное введение в новую и быстро развивающуюся область знаний под названием квантовые вычисления. Показано, что эта область является междисциплинарной и находится на стыке компьютерных, математических и физических, а также инженерно-технических наук. Рассчитана на средний уровень подготовки читателей».

Сергей Петренко

Квантовая информация и квантовые вычисления

Джон Прескилл

Доступность изложения делает этот двухтомник подходящим для новичков в квантовых вычислениях Изображение: © Регулярная и хаотическая динамика, Институт компьютерных исследований

Джон Прескилл — известный специалист в области квантовых вычислений и квантовой информации. Книга основана на его одноимённом курсе, который автор даёт студентам Калифорнийского технологического института. Она подробно и всесторонне вводит читателя в эту область науки. Подойдёт для студентов, аспирантов, преподавателей и исследователей в области физики, математики и информатики, интересующихся квантовой теорией информации и вычислений.

«Книга рассчитана на средний уровень подготовки читателей. Она содержит основные понятия и определения из квантовой механики, классической теории информации и теории сложности машинных вычислений. Каждая глава завершается упражнениями для лучшего изучения материала».

Сергей Петренко

Квантовые вычисления. Прикладной подход

Джек Хидари

Автор книги Джек Хидари работал в компании Alphabet X (ранее Google X) Изображение: © ДМК-Пресс

Джек Д. Хидари — ученый-исследователь, специализирующийся на теме квантовых вычислений и искусственного интеллекта. Он рассказывает об области своего интереса, излагает основы и демонстрирует практический подход к кодированию в этой сфере. Данную книгу можно назвать первой, где теория с практикой сочетаются подобным образом. Она подходит как для студентов, так и для корпоративного технического обучения.

«Книга состоит из трёх частей. Первая описывает основы квантовых вычислений и квантовых схем. Во второй рассмотрены базовые квантовые алгоритмы (преобразование Фурье, Шора и Гровера и другие). Третья часть посвящена работе с соответствующими пакетами программ и инструментальными средствами. Ориентирована на обучение студентов инженерных специальностей, а также слушателей корпоративных университетов в крупных технологически развитых компаниях. Рассчитана на средний уровень подготовки читателей».

Сергей Петренко

Разработка с использованием квантовых компьютеров

Владимир Силва

Автор книги Владимир Силва работал инженером-исследователем в компании IBM Изображение: © Питер

В этой книге рассмотрены наиболее важные компоненты квантового компьютера: кубиты, логические вентили и квантовые схемы, а также объясняется отличие квантовой архитектуры от традиционной. Читатель изучит современные квантовые алгоритмы, реализующие запутанность, генерацию случайных чисел, линейный поиск, факторизацию целых чисел и многое другое.

«В доступной форме рассмотрена архитектура современных квантовых компьютеров (квантовых чипов), показаны достоинства и ограничения упомянутой архитектуры по сравнению с архитектурой фон Неймана и других известных архитектур (нейро-, когно-, иммунной, ПЛИС). Приведены основные сведения по базовым квантовым алгоритмам и уделено внимание их реализации в соответствующих средах IBM Q Experience, QISKit, Python SDK и других API. Книга ориентирована на обучение студентов инженерных специальностей (программотехников и программистов), а также слушателей корпоративных университетов в крупных технологически развитых компаниях. Рассчитана на средний уровень подготовки читателей».

Сергей Петренко

Прочитав эту книгу, вы научитесь:

• удалённо запускать программы, пользуясь Q Experience REST API;
• писать алгоритмы, обеспечивающие высочайшую производительность по сравнению с аналогами для традиционных компьютеров;
• создавать REST-клиент на Node.js для аутентификации, прослушивания удалённых устройств, запроса информации о квантовых процессорах, удалённого контроля и запуска экспериментов в облаке;
• использовать квантовую телепортацию. С помощью классических вычислений и квантовой запутанности между отправителем и получателем передавать точное состояние кубита (квантовой информации);
• программировать и играть в квантовый вариант «Морского боя»;
• использовать Q Experience Composer для создания визуальных программ/экспериментов.