Мерседес Химено-Сеговиа , Ник Хэрриган , Эрик Джонстон - Программирование квантовых компьютеров. Базовые алгоритмы и примеры кода

Programming Quantum
Computers

Essential Algorithms and Code Samples

Eric R. Johnston, Nic Harrigan,
and Mercedes Gimeno-Segovia

Beijing

Boston Farnham Sebastopol

Tokyo

Программирование

квантовых
компьютеров
Базовые алгоритмы
и примеры кода

Мерседес Химено-Сеговиа,
Ник Хэрриган, Эрик Джонстон

2021

ББК 32.973.2-018+22.31
УДК 004.4:530.145
Х46

Химено-Сеговиа Мерседес, Хэрриган Ник, Джонстон Эрик
Х46 Программирование квантовых компьютеров. Базовые алгоритмы и примеры
кода. — СПб.: Питер, 2021. — 336 с.: ил. — (Серия «Бестселлеры O’Reilly»).
ISBN 978-5-4461-1531-0
Квантовые компьютеры спровоцировали новую компьютерную революцию, и у вас есть прекрасный шанс присоединиться к технологическому прорыву прямо сейчас. Разработчики, специалисты по компьютерной графике и начинающие айтишники найдут в этой книге практическую
информацию по квантовым вычислениям, нужную программистам. Вместо штудирования теории
и формул вы сразу займетесь конкретными задачами, демонстрирующими уникальные возможности квантовой технологии.
Эрик Джонстон, Ник Хэрриган и Мерседес Химено-Сеговиа помогают развить необходимые
навыки и интуицию, а также освоить инструментарий, необходимый для создания квантовых
приложений. Вы поймете, на что способны квантовые компьютеры и как это применить в реальной жизни.

16+ (В соответствии с Федеральным законом от 29 декабря 2010 г. № 436-ФЗ.)

ББК 32.973.2-018+22.31
УДК 004.4:530.145
Права на издание получены по соглашению с O’Reilly. Все права защищены. Никакая часть данной книги
не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев
авторских прав.
Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как
надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не
может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за
возможные ошибки, связанные с использованием книги. Издательство не несет ответственности за доступность материалов, ссылки на которые вы можете найти в этой книге. На момент подготовки книги к изданию
все ссылки на интернет-ресурсы были действующими.

ISBN 978-1492039686 англ. Authorized Russian translation of the English edition of Programming
Quantum Computers
ISBN 9781492039686 © 2019 Eric R. Johnston, Nic Harrigan and Mercedes
Gimeno-Segovia
This translation is published and sold by permission of O’Reilly Media, Inc.,
which owns or controls all rights to publish and sell the same.
ISBN 978-5-4461-1531-0
© Перевод на русский язык ООО Издательство «Питер», 2021
© Издание на русском языке, оформление ООО Издательство «Питер»,
2021
© Серия «Бестселлеры O’Reilly», 2021

Краткое содержание

Предисловие.......................................................................................15
Глава 1. Введение.................................................................................... 19
ЧАСТЬ I.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДЛЯ QPU
Глава 2. Один кубит................................................................................. 32
Глава 3. Группы кубитов.......................................................................... 58
Глава 4. Квантовая телепортация............................................................ 88
ЧАСТЬ II.
ПРИМИТИВЫ QPU
Глава 5. Квантовая арифметика и логика............................................... 106
Глава 6. Усиление комплексной амплитуды............................................ 129
Глава 7. QFT: квантовое преобразование Фурье..................................... 147
Глава 8. Квантовая оценка фазы............................................................ 177
ЧАСТЬ III.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ QPU
Глава 9. Реальные данные..................................................................... 194
Глава 10. Квантовый поиск.................................................................... 215
Глава 11. Квантовая избыточная выборка.............................................. 236
Глава 12. Алгоритм Шора....................................................................... 260
Глава 13. Квантовое машинное обучение............................................... 284
ЧАСТЬ IV.
ПЕРСПЕКТИВЫ
Глава 14. Обзор литературы.................................................................. 318

Оглавление

От издательства.............................................................................................. 14
Предисловие................................................................................................... 15
Структура книги................................................................................................ 15
Типографские соглашения................................................................................. 17
Благодарности................................................................................................... 17
Глава 1. Введение........................................................................................... 19
Необходимая подготовка................................................................................... 19
Что такое QPU?................................................................................................. 21
Практический подход........................................................................................ --">