Introduction to Classical and Quantum Computing

Descripció

Este libro es una introducción a la computación clásica y cuántica para estudiantes que desean aprender computación cuántica más allá de un nivel conceptual, pero que carecen de una formación avanzada en matemáticas. El único requisito previo es la trigonometría, y las matemáticas más allá de eso se cubrirán, incluyendo el álgebra lineal. Este libro es adecuado como libro de texto para un curso o para el estudio independiente. El texto comienza con una visión general significativa de la computación clásica, desde cómo suman los números hasta sus límites computacionales, y refleja muchos de los temas de computación cuántica que se cubren más adelante. Luego, la investigación de la computación cuántica comienza con un solo qubit y las puertas cuánticas que actúan sobre él, primero usando geometría y álgebra elemental, y luego usando álgebra lineal. Se utilizan sistemas de álgebra computacional, y se incluye código tanto para Mathematica como para SageMath. Después de un qubit, se cubren los sistemas multi-qubit, incluyendo cómo las computadoras cuánticas suman números, conjuntos de puertas universales y corrección de errores. Después de esto, los lectores aprenden a programar circuitos cuánticos en procesadores cuánticos reales usando IBM Quantum Experience. Posteriormente, se exploran el entrelazamiento y los protocolos cuánticos. Finalmente, se examinan los algoritmos cuánticos, culminando en el algoritmo de Shor para la factorización. Se utiliza abundantemente el simulador cuántico Quirk a lo largo de todo el libro. Finalmente, se proporciona una breve discusión sobre las carreras en computación cuántica, junto con algunos posibles temas técnicos para aprender a continuación.