- 원서 제목: Learning Quantum Computing with Python and Q#
- 한국어판 제목: 파이썬과 Q#으로 시작하는 양자 컴퓨팅(가제)
- 원서 개요: 양자 컴퓨팅 개론 및 실무 활용서 (384p)
- 원서 출판사 및 공저자: Manning / Sarah Kaiser, Chris Granade
- 한국어판 출간: 에이콘 출판 / 편집자: 이지은
- 한국어판 번역: 동준상.넥스트플랫폼 (2022년 3월~5월)
- 한국어판 출간일: 2022년 여름 예정
Book | Learn Quantum Computing with Python and Q#
https://www.manning.com/books/learn-quantum-computing-with-python-and-q-sharp
저자(사라 카이저) 세미나 영상
Manning Conference: Quantum Computing with Kaiser (2020.07.14)
https://github.com/crazy4pi314/manninglive-quantum-python
Q# and QDK
https://docs.microsoft.com/en-us/azure/quantum/overview-what-is-qsharp-and-qdk
Q# is a Microsoft’s open-source programming language for developing and running quantum algorithms. It’s part of the Quantum Development Kit (QDK), which offers a set of tools that will assist you in the quantum software development process.
Q# and Katas
https://docs.microsoft.com/en-us/azure/quantum/tutorial-qdk-intro-to-katas
The Quantum Katas are open-source, self-paced tutorials and programming exercises aimed at teaching the elements of quantum computing and Q# programming at the same time.
Github | Quantum Katas
https://github.com/Microsoft/QuantumKatas/
Cirq | Google Quantum AI
https://quantumai.google/cirq
Our quantum computing journey
https://quantumai.google/learn/map
양자 컴퓨팅 예제코드
구글 코랩(커뮤니티 공유 버전 / 동준상 / 동채원)
https://colab.research.google.com/drive/17gL-zWYX_8S5XIK5YfrlOp0WfjiWoWxr?usp=sharing
양자 컴퓨팅 단어장
구글 닥스(커뮤니티 공유 버전 / 동준상 / 동채원)
https://docs.google.com/document/d/1ht-GeTTVLCKgTEf8nP109okeX8OecfbD3zdP-7HAL4I/edit?usp=sharing
Remark
0303: Qiskit | Library for Quantum Computing
https://qiskit.org/textbook/what-is-quantum.html
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0306: Arvin Ash | Quantum Entanglement Explained
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0308: Josh | How Quantum Computers Work
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0313: Quantum logic gate
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_logic_gate
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0331: 3장 하이라이트 | QKD 계열의 BB84 암호화 프로토콜
- 양자 암호키 분배(QKD, Quantum Key Distribution): 무작위로 생성된 키를 이용하여 보안 메시지를 공유할 수 있도록 하는 암호화 프로토콜
- 큐빗 측정의 베이시스(Basis): 큐빗은 서로 다른 베이시스(X-basis, Z-basis 등) 또는 기준축을 이용하여 측정할 수 있다. 두 사람이 서로 동일한 베이시스를 사용하여 큐빗을 측정하면 미리 작성된 메시지를 볼 수 있지만, 서로 일치하지 않는 베이시스를 사용하면 무작위적으로 생성된 수만 보게 된다.
- 복제 불능 정리(no-cloning theorem): 메시지 원본에 적용된 키에 대한 정확한 정보가 없는 상태에서는 결코 올바른 베이시스를 이용하여 큐빗을 측정할 수 없음
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0401: 비국지성 게임(Nonlocal game) & CHSH
Local reality: In an Universe where locality holds, it should be possible to separate two systems so far in space that they could not interact with each other. In 1963, John Stewart Bell published what could be argued as one of the most profound discoveries in the history of science. Bell stated that any theory invoking local hidden variables could be experimentally ruled out.
Nature | A nonlocal game for witnessing quantum networks
https://www.nature.com/articles/s41534-019-0203-6#:~:text=A%20nonlocal%20game%20is%20generally,resources%20or%20quantum%20entangled%20resources.
Local Reality and the CHSH Inequality (DevDoc)
https://qiskit.org/textbook/ch-demos/chsh.html
CHSH Game (PDF Slides)
https://www.cs.cmu.edu/~odonnell/quantum18/lecture07.pdf
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0409: 4장 하이라이트 | 비국지성 게임, 양자 레지스터, 텐서 곱, 멀티 큐빗
- 비국지성 게임(Nonlocal games): 양자 역학의 세계와 우리가 실제로 사는 세계가 각각의 일관성을 지닌 채 양립할 수 있음을 보여주는 실험
- 양자 레지스터(quantum register): 멀티 큐빗의 다양한 상태를 활용하기 위한 큐빗 그룹. 비트 레지스터로 복잡한 명령 수행 체계를 만들 듯, 큐빗 레지스터를 통해 양자 기반의 실용적인 명령 수행 체계를 만들 수 있음
- 텐서 곱(tensor product): 싱글 큐빗 상태를 결합하여 멀티 큐빗 상태를 만들기 위한 연산 방식. ⊗ 기호를 이용. 텐서 곱 예시: |0⟩ ⊗ |1⟩ = |01⟩
- 양자 얽힘(Entanglement): 싱글 큐빗 상태의 결합을 통해 만들 수 없는 멀티 큐빗 상태에 대해 해당 큐빗이 서로 얽혀있는 상태(entangled states)라 부름
QuTip
https://qutip.org/
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0416: Bloch sphere (양자 전송을 위한 큐빗 변환)
Bloch sphere: A geometrical representation of the pure state space qubit.
For a two-dimensional Hilbert space, the space of all such states is the complex projective line CP. This is the Bloch sphere, also known to mathematicians as the Riemann sphere.
https://en.wikipedia.org/wiki/Bloch_sphere
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0422: 세 가지 Pauli 연산 – x, y, z 회전 정리 (본문 발췌)
- 위 Bloch 구에서:
- x 연산은 |0⟩과 |1⟩을 서로 바꾸는 회전
- z 연산은 |+⟩과 |-⟩을 서로 바꾸는 회전
- 다른 표현:
- x 연산은 큐빗 상태값을 뒤집는 것
- z 연산은 위상을 뒤집는 것
- Y축 회전은 이들 양 축 모두의 값을 이용해서 나타냄
- 위 내용을 종합, Y = –iXZ
Process Tomography
https://www.nature.com/articles/nphys1639
6장(1부 마지막)까지는 행렬을 이용해서 양자 시스템과 양자 컴퓨팅에 대한 구현 원리를 살펴볼 수 있었지만, 7장(2부 시작)부터는 양자 장치와 상호작용을 하게 되고, 아쉽게도 행렬이 아닌 조금 더 복잡하고 원초적인 방법으로 명령을 전달해야 합니다. 행렬 대신 사용할 방법이 바로 프로세스 단층화 기법이고요, 네이처 지의 포스트가 이 기법을 이해하는 데 단서를 제공합니다.
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0425: 양자 프로그램 개발 환경 QDK, 양자 프로그래밍 언어 Q# 시작
번역을 시작한지 한 달여 만에 2부에 도착했습니다!
6장까지는 범용 언어인 Python으로 양자 프로그램을 작성했고, 7장부터는 양자 프로그램 개발 환경인 QDK와 양자 프로그래밍 언어인 Q#을 본격적으로 사용합니다.
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0525: 8장 양자 알고리즘의 개요
‘전통적인 이론 컴퓨터 과학의 분야 중 하나로 복잡성 이론(complexity theory)이 있으며, 이 이론은 다양한 연산 머신을 이용하여 복잡한 문제를 좀 더 효율적으로 푸는 방법에 대해 연구한다. 여러분은 아마 ‘P 문제’ 또는 ‘NP 문제’라는 말을 들어본 적이 있을 것이다. 이는 P라는 문제 풀이의 복잡성을 파악할 때 NP라는 문제만큼의 난이도가 있는지 비교하는 개념을 담고 있다. P급 복잡성의 문제란, 특정 문제를 푸는 데 다항 시간(polynomial time)이 소요되는 문제이며, NP급 복잡성의 문제란, 특정 문제를 다항 시간만에 풀 수 있을지 여부를 알 수 없는 문제이다.’
8장, 개념심화 ‘오라클’ 명칭의 유래
0616: 10장 슈뢰딩거 방정식
슈뢰딩거 방정식(Schrödinger’s equation)은 시간 흐름 속에, 서로 다른 양자 상태의 위상(phases)이 에너지(energy) 수준에 따라 어떻게 변화하는지를 설명한다. 우리는 양자 상태에서 전역 위상은 관찰할 수 없지만, 슈뢰딩거 방정식을 통해 해밀턴 연산자의 고유상태(eigenstates of Hamiltonians)는 시간 흐름 속에서도 변하지 않는다는 사실을 증명할 수 있다.
10장. 팁 ‘슈뢰딩거 방정식’ 개념 정리
0617: 10장 양자 화학 및 오픈소스 라이브러리
MS QDK | Quantum Chemistry Library
https://docs.microsoft.com/en-us/azure/quantum/user-guide/libraries/chemistry/
NWChem | Open-source High-performance Computational Chemistry
https://nwchemgit.github.io/
Microsoft.Quantum.Diagnostics namespace
https://docs.microsoft.com/en-us/qsharp/api/qsharp/microsoft.quantum.diagnostics
Posted: 220203 / Updated: 220616
