مقدمة

مكتمل

تعد الحوسبة الكمومية بتمكين الخوارزميات الأسرع بكثير من نظيراتها الكلاسيكية لأنواع معينة من المشاكل. وهذا هو أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل الأسطول الفضائي يرغب باستخدام الحوسبة الكمومية، لأنها تقدم سرعة حسابية لبعض المشاكل.

ومع ذلك، ليست كل المشاكل مناسبة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. إن تحديد المشاكل التي من الممكن أن يتم من أجلها تسريع كمومي واكتشاف الخوارزميات التي تقدم ذلك هو مجال للأبحاث التي لا تزال تجرى حاليًا.

إحدى هذه الخوارزميات هي ⁧⁩خوارزمية البحث Grover⁧⁩ - واحدة من الخوارزميات الأكثر شهرة في الحوسبة الكمومية. غالبًا ما يشار إلى المشكلة التي تحلها باسم "البحث في قاعدة بيانات"، ولكن من الأكثر دقة التفكير في الأمر على أنه "مشكلة بحث" أو "عكس دالة": أي، إذا ما تم إعطاء الدالة $f(x)$ التي تُرجع 0 أو 1، يمكنك العثور على أي إدخال $x_0$ الذي تُرجع من أجله الدالة 1: $f (x_0) = 1$. هذه الصياغة تبدو أشبه بالرياضيات نوعًا ما في البداية، لكنها قوية بما يكفي للتعبير عن فئة واسعة من المشاكل. كما يتبين أن الفكرة الأساسية لخوارزمية Grover هي أن تكون لبنة بناء مهمة لخوارزميات الكم الأخرى الأكثر تعقيدًا.

استعد! مهمتك الحقيقية الأولى هنا! في هذه الوحدة، سنقوم بتقديم المفاهيم والأدوات اللازمة لتنفيذ خوارزمية Grover وتطبيقها لحل مشكلة دفعت قسم الاتصالات الفضائي لدينا للجنون - تعيين نطاق ترددي لكل محطة فضائية حتى لا تتداخل الاتصالات. ثم عليك أن تظهر التنفيذ في Q#.

وأخيرًا، سنقوم بشرح بعض الجوانب العملية لاستخدام خوارزمية Grover لحل المشاكل.

الأهداف التعليمية

بعد إكمال هذه الوحدة النمطية، ستتمكن مما يلي:

  • بناء ⁧_⁩quantum oracles⁧_⁩ التي تنفذ وظائف كلاسيكية على جهاز كمبيوتر الكم.
  • شرح الأدوار تشغيل ⁧_⁩superposition⁧_⁩، ⁧_⁩interference⁧_⁩، ⁧_⁩entanglement⁧_⁩ في بناء خوارزميات الكم.
  • كتابة برنامج Q# الذي يستخدم خوارزمية Grover لحل مشكلة تلوين الرسم البياني.
  • التعرف على أنواع المشاكل التي يمكن أن تقدم لها خوارزمية Grover تسريعًا مقارنةً بالخوارزميات الكلاسيكية.

المتطلبات الأساسية

ستحتاج إلى معرفة أساسية بمبادئ الحوسبة الكمومية: التراكب، التداخل، التشابك، والقياس. لمزيد من المعلومات، راجع ⁧⁩Explore the key concepts of quantum computing by using Q#⁧⁩.

ستحتاج أيضًا إلى بعض الخبرة في Q# وQuantum Development Kit. لمزيد من المعلومات، راجع ⁧⁩Create your first Q# program by using the Quantum Development Kit⁧⁩.