양자 컴퓨터 원리와 수학적 기초 pdf 다운로드를 무료로 제공합니다 기본적인 수학 배경지식을 갖춘 독자를 대상으로 양자 컴퓨터의 기본 원리를 설명하는 이론서다. 얽힘, 중첩 등 양자 컴퓨터의 바탕이 되는 양자역학적 개념
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책 소개
고전적인 컴퓨팅의 기본 단위는 비트다. 비트는 2개의 상태 중에서 하나의 상태를 가질 수 있는 것이라면 무엇으로든 표현될 수 있다. 가장 흔한 예가 on 또는 off 상태일 수 있는 전기 스위치다. 양자 컴퓨팅의 기본 단위는 ‘큐비트’다. 큐비트는 전자의 스핀 또는 광자의 편광으로 표현될 수 있다. 하지만 스핀과 편광의 성질은 on 또는 off 상태일 수 있는 스위치만큼 우리에게 친숙하지 않다. 우리는 원자의 자기적 성질을 연구했던 오토 슈테른(Otto Stern)과 발터 게를라흐(Walther Gerlach)의 실험을 시작으로 스핀의 기본 특성을 알아볼 것이다. 다양한 방향에서 스핀을 측정할 때 무슨 일이 일어나는지 살펴보고, 측정 행위가 큐비트의 상태에 영향을 줄 수 있음을 배운다. 측정에는 본질적인 무작위성이 관련돼 있음도 설명할 것이다. 그리고 편광 필터와 빛을 사용해 전자 스핀 실험과 유사한 실험을 할 수 있음을 보여주면서 1장을 마무리한다. 양자 컴퓨팅은 선형대수학이라고 부르는 수학을 바탕으로 한다. 다행히 그 가운데 몇 개의 개념만 알아도 된다. 독자에게 필요한 선형대수학을 소개하고, 이 책에서 어떻게 사용할 것인지 예제를 통해 보여준다. 벡터와 행렬을 소개한 뒤 벡터의 길이를 계산하는 방법, 2개의 벡터가 서로 수직인지 여부를 판단하는 방법을 선보인다. 처음에는 벡터의 기초 연산만 고려하지만, 행렬을 사용함으로써 다수의 벡터 연산을 동시에 계산할 수 있는 단순한 방법을 보여줄 것이다. 2장의 내용을 처음 배울 때는 선형대수학 공부가 얼마나 쓸모 있을지 느끼기 어려울 수 있다. 하지만 선형대수학은 정말로 유용하다. 양자 컴퓨팅의 토대를 형성하기 때문이다. 3장 이후의 내용은 2장에서 소개한 수학을 사용하므로 2장을 주의 깊게 읽어둬야 한다.
양자 컴퓨터 원리와 수학적 기초
1장. 스핀
__양자 시계
__동일 방향으로 반복 측정
__서로 다른 방향으로 반복 측정
__측정
__무작위성
__광자와 편광
__결론
2장. 선형대수학
__복소수 대 실수
__벡터
__벡터의 다이어그램
__벡터의 길이
__실수배(혹은 스칼라 곱셈)
__벡터 덧셈
__직교 벡터
__브라에 켓 곱하기
__브라켓과 길이
__브라켓과 직교
__정규직교 기저
__기저 벡터들의 선형 조합으로서의 벡터
__순서 기저
__벡터의 길이
__행렬
__행렬 계산
__직교행렬과 유니타리행렬
__선형대수학 도구 상자
3장. 스핀과 큐비트
__확률
__양자 스핀을 위한 수학
__동치 상태 벡터
__특정 스핀 방향의 기저
__608만큼 장치 회전
__광자 편광을 위한 수학 모델
__특정 편광 방향의 기저
__편광 필터 실험
__큐비트
__앨리스, 밥, 이브
__확률 진폭과 간섭
__앨리스, 밥, 이브 그리고 BB84 프로토콜
4장. 얽힘
__앨리스와 밥의 큐비트가 서로 얽혀 있지 않은 경우
__큐비트가 얽히지 않은 경우
__큐비트가 얽혀 있는 경우
__초광속 통신
__텐서곱의 표준 기저
__큐비트를 얽는 방법
__CNOT 게이트를 사용해 큐비트 얽기
__얽힌 양자 시계
5장. 벨의 부등식
__다른 기저로 얽힌 큐비트 측정
__아인슈타인과 국소적 실재론
__아인슈타인과 숨은 변수
__얽힘에 대한 고전 물리학적 설명
__벨의 부등식
__양자역학의 답
__고전적 모델의 답
__측정
__양자 키 배포를 위한 에커트 프로토콜
6장. 고전적 논리, 게이트, 회로
__논리
__부울 대수
__함수 완전성
__게이트
__회로
__NAND는 범용 게이트다
__게이트와 컴퓨팅
__메모리
__가역 컴퓨팅
__당구공 컴퓨팅
7장. 양자 게이트와 양자 회로
__큐비트
__CNOT 게이트
__양자 게이트
__1개의 큐비트에 대해서 동작하는 양자 게이트
__아마다르 게이트
__범용 양자 게이트가 존재하는가?
__복제 불가 정리
__양자 컴퓨팅 대 고전적 컴퓨팅
__벨 회로
__초고밀도 코딩
__양자 순간 이동
__오류 정정
8장. 양자 알고리즘
__복잡도 클래스 P와 NP
__양자 알고리즘은 고전적 알고리즘보다 빠른가?
__쿼리 복잡도
__도이치 알고리즘
__하다마드 행렬의 크로네커곱
__도이치-조사 알고리즘
__사이먼의 알고리즘
__복잡도 클래스
__양자 알고리즘
9장. 양자 컴퓨팅의 영향력
__쇼어 알고리즘과 암호 해석
__그로버의 알고리즘과 데이터 검색
__화학 및 시뮬레이션
__하드웨어
__양자 우위와 평행 우주
__컴퓨팅