Kuantum Kataları ile kuantum bilişimini öğrenin
Kuantum Kataları, aynı anda kuantum bilişimi ve programlamanın öğelerini öğretmeyi amaçlayan açık kaynak, kendi hızına yönelik öğreticiler ve programlama Q# alıştırmalarıdır.
Yaparak öğrenme
Bu projede bir araya getirilmiş olan öğreticiler ve alıştırmalar, çok basitten başlayarak artan zorluk derecelerine sahip olan belirli konu başlıklarını içeren programlama görevleri sayesinde yaparak öğrenmenin önemini vurgulamaktadır. Her görev biraz kod yazmanızı gerektirir; ilk görevler tek satır kod gerektirirken sonraki görevlerde oldukça büyük bir kod parçası gerekebilir.
En önemlisi, katalar görevlere yönelik çözümleri ayarlayan, çalıştıran ve doğrulayan test çerçevelerini içerir. Bu sayede anında çözümünüzle ilgili geri bildirim alabilir ve hatalı yaklaşımlarınızı düzeltebilirsiniz.
Kataları kendi tercih ortamınızı öğrenmek için kullanabilirsiniz:
- Binder ortamında çevrimiçi Jupyter Notebook'lar
- Yerel makinenizde çalışan Jupyter Notebook'lar
- Visual Studio
- Visual Studio Code
Kuantum Katalarıyla ne öğrenebilirim?
Kuantum bilişimin temellerini ve temellerini keşfedin veya kuantum algoritmaları ve protokolleri hakkında daha derine inin. Kuantum bilişiminin temel kavramlarını iyi bir şekilde anladığınızdan emin olmak için başlangıçta bu öğrenme yolunu izlemenizi öneririz. Tabii ki dilerseniz kompleks aritmetik gibi bilgi sahibi olduğunuz konuları atlayabilir, algoritmaları istediğiniz sırada öğrenebilirsiniz.
Kuantum bilişimi kavramlarına giriş
| Kata | Description |
|---|---|
| Kompleks aritmetik | Bu öğreticide, sanal ve karmaşık sayılar gibi kuantum bilişimi ile çalışmak için gereken bazı matematiksel arka plan açıklandı. |
| Doğrusal cebir | Doğrusal cebir, kuantum bilişimdeki kuantum durumları ve işlemlerini temsil etmek için kullanılır. Bu öğretici matrisler ve vektörler dahil olmak üzere temel bilgileri kapsar. |
| Kubit kavramı | Kuantum bilişimin temel kavramlarından biri olan kubitler hakkında bilgi edinmek. |
| Tek kubitli kuantum geçitleri | Bu öğreticide, kuantum algoritmalarının yapı taşları olarak hareket etmek ve kuantum kubit durumlarını çeşitli yollarla dönüştürmek için tek kubitli kuantum geçitleri tanıtılır. |
| Çoklu kubit sistemleri | Bu öğreticide çoklu kubitli sistemler, bunların matematiksel gösterim ve kodda gösterimi ve doyma Q# kavramı tanıtıldı. |
| Çoklu kubitli kuantum geçitleri | Bu öğretici, Tek kubitli kuantum geçitleri öğreticisi'nin ardından gelir ve çok kubitli sistemlere kuantum geçitleri uygulamaya odaklanır. |
Kuantum bilişimi ile ilgili temel bilgiler
| Kata | Description |
|---|---|
| Kuantum geçitlerini tanıma | 'daki temel kuantum geçitleri hakkında bilgi sahibi olmak için tasarlanmış bir dizi Q# alıştırma. Temel tek kubitli ve çok kubitli geçitler, bitişik ve denetimli geçitler ve kubitin durumunu değiştirmek için geçitleri kullanma alıştırmalarını içerir. |
| Kuantum süper konumu oluşturma | 'de süper konumlandırma ve programlama kavramı hakkında bilgi sahibi olmak için bu alıştırmaları Q# kullanın. içinde temel tek kubitli ve çok kubitli geçitler, süper konumlandırma ve akış denetimi ile recursion için alıştırmalar Q# içerir. |
| Ölçümleri kullanarak kuantum durumlarını ayırt etme | Kuantum ölçümü ve dikgen olmayan durumları öğrenerek bu alıştırmaları çöz. |
| Birleşik ölçümler | Birleşik eşlik ölçümleri ve kuantum durumları ayırt etmek için Ölçü işlemi kullanmayı öğrenin. |
Algoritmalar
| Kata | Description |
|---|---|
| Kuantum ışınlanması | Bu kata, yalnızca klasik iletişim ve daha önce paylaşılan kuantum dolanıklığı kullanarak kuantum durumunun iletişim kurmasını sağlayan bir protokol olan kuantum mekaniğini keşfeder. |
| Süper yoğun kodlama | Süper kod, daha önce paylaşılan kuantum dolanıklığı kullanılarak yalnızca bir kubit göndererek iki parça klasik bilgi iletimine olanak sağlayan bir protokoldür. |
| Deutsch–Jozsa algoritması | Bu algoritma, herhangi bir belirlenimci klasik algoritmadan üstel olarak daha hızlı olan bir kuantum algoritmasının ilk örneklerinden biri olmasıyla ünlü. |
| Grover arama algoritmasının üst düzey özelliklerini keşfetme | Kuantum bilişimi ile ilgili en ünlü algoritmalardan birinin üst düzey tanıtımı. Belirli bir çıktıyı üreten bir kara kutuya (oracle) giriş bulma sorununu çözer. |
| Grover arama algoritmasını uygulama | Bu kata, Grover arama algoritmasının daha derinlerine inerek kahin yazmayı, algoritmanın adımlarını gerçekleştirmeyi ve son olarak hepsini bir araya getirdi. |
| Grover algoritmasını kullanarak gerçek sorunları çözme: SAT sorunları | Örnek olarak boolean satisfiability problemlerini (SAT) kullanarak gerçekçi sorunları çözmek için Grover algoritmasını kullanan bir dizi alıştırma. |
| Grover algoritmasını kullanarak gerçek sorunları çözme: Graph renklendirme sorunları | Bu kata, örnek olarak graf renklendirme problemi kullanarak grover algoritmasını daha ayrıntılı bir şekilde inceler. Bu kez kısıtlama memnuniyet sorunlarını çözeceğiz. |
Protokoller ve kitaplıklar
| Kata | Description |
|---|---|
| Kuantum anahtar dağıtımı için BB84 protokolü | Şifreleme anahtarlarını takas etmek için kubitleri kullanarak bir kuantum anahtarı dağıtım protokolü olan BB84hakkında bilgi edinmek ve uygulamak. |
| Bit çevirme hatası düzeltme kodu | Kuantum hata düzeltmesi (QEC) kodlarının en basiti olan üç kubitli bit çevirme koduyla kuantum hata düzeltmeyi keşfedin. |
| Aşama tahmini | Aşama tahmini algoritmaları, kuantum bilişimin en temel yapı taşlarından bazılarıdır. Kuantum faz tahminini ve 'de aşama tahmini yordamlarını hazırlamayı ve çalıştırmayı temel alan bu alıştırmalarla aşama tahmini hakkında bilgi Q# öğrenin. |
| Kuantum aritmetiği: Dalgalı taşıma eklentileri bina | Dalgalı diziyi keşfeden ayrıntılı bir alıştırma serisi, kuantum bilgisayarda toplamayı taşır. Yerinde kuantum ekicisi oluşturma, farklı bir algoritma ile genişletme ve son olarak yerinde kuantum çıkarıcı oluşturma. |
Dolaşıklık oyunları
| Kata | Description |
|---|---|
| CHSH oyunu | CHSH oyunu uygulamasıyla kuantum dolanıklığı keşfedin. Bu yerel olmayan oyun, tamamen klasik bir stratejiyle oyuncuların kazanma şansını artırmak için kuantum dolanıklığının nasıl mümkün olacağını gösterir. |
| GHZ oyunu | GHZ oyunu, yerel olmayan bir diğer oyundur ancak üç oyuncu içerir. |
| Mermin-Peres sihirli kare oyunu | Sihirli bir kare oyunu çözmek için kuantum sözde telepatiyi keşfeden bir dizi alıştırma. |
Kaynaklar
Kuantum Kataları'nın tam serisine bakın