[중고]양자 컴퓨팅 - 이론에서 응용까지 :(전1권)

시리즈 : 데이터 과학 시리즈

저 : 잭 히더리역 : 이태휘출판사 : 에이콘출판사발행일 : 2020년 09월28일

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북마스터소개글 TOP

최근 떠오르는 분야인 양자 컴퓨팅의 기초 이론을 코딩 실습과 함께 설명한다. 동떨어져 있던 이론과 구현을 최신 내용에 맞게 한데 모아 설명하는 최초의 책이다. 대학에서 수업을 진행하는 데도 알맞고 회사에서 기술 교육에 사용하기에도 알맞은 책이다.

출판사서평 TOP

★ 이 책의 구성 ★

이 책은 3개의 부로 구성했다. 1부 '기초'에서는 양자 컴퓨터와 양자 회로를 설계하는 데 필요한 프레임워크를 다룬다. 또한 복잡도 계급을 다루면서 어떤 종류의 문제들을 양자 계산으로 처리할 수 있는지 살펴본다.
2부 '하드웨어와 응용'에서는 이러한 프로그래밍에 깊이 파고들어 새로운 기계를 움직이게 만들고 싶은 사람들을 위한 내용을 다룬다. 이미 양자역학과 양자 정보 이론, 컴퓨터 과학 이론에 대한 배경 지식이 있다면 2부로 바로 넘어가 코드를 파헤쳐도 좋다.
3부 '수학 도구 모음'에서는 양자 컴퓨팅을 정복하기 위한 여정에 쓰일 중요한 도구들을 다룬다. 선형 대수의 핵심 개념을 다지고 이것이 구체적으로 양자 컴퓨팅에서 어떻게 쓰이는지 연결 짓는다. 14장의 연산자와 회로 요소들을 정리한 표는 자신의 양자 컴퓨팅 프로토콜을 설계할 때 유용한 참고 자료가 될 것이다.
온라인에서 더 많은 예제와 코드 튜토리얼을 지속적으로 제공할 것이다.

★ 이 책의 대상 독자 ★

이 책을 가장 잘 활용하는 방법은 다음과 같다.
1. 대학 강사: 이 책의 내용으로 여러 가지 과정을 만들 수 있다. 이 책의 모든 코드는 책의 웹 사이트에 있다. 수학을 다루는 장에는 곳곳에 연습문제가 들어 있다. 그 외의 장에 관한 코딩 실습이나 각종 문제는 온라인 사이트를 참조하기 바란다.
(a) STEM1 전공자를 위한 양자 컴퓨팅 과정
(b) 물리학 대학원생을 위한 양자 컴퓨팅 과정
마이클 닐슨(Michael Nielsen)과 아이작 추앙(Isaac Chuang)의 『Quantum Computation and Quantum Information』 또는 이론 개념을 깊이 있게 다루는 알맞은 텍스트를 곁들여 이 책을 사용하기를 권장한다.
이 책은 『Quantum Computation and Quantum Information』을 다음의 몇 가지 측면에서 보완하려고 했다.
A. 이 책은 코딩에 더 중점을 둔다. 당연하게도 수년 전에 쓰여진 책에서는 지금 나와 있는 양자 컴퓨팅 개발 도구와 파이썬 기반 접근법을 다룰 수가 없었다.
B. 이 책에서는 『Quantum Computation and Quantum Information』만큼 정보 이론 개념에 깊이 들어가지 않는다.
C. 수학 도구를 다룬 절에는 본격적인 선형 대수 과정을 수강하지 않은 학생을 위해 더 자세한 보충 내용이 있다. 경험에 비춰 보면 양자역학 교과서에 나오는 선형 대수나 그 외의 필요한 수학 도구 내용이 짤막하게 요약된 내용만으로는 충분치 않은 경우가 많다.
(c) 컴퓨터 과학 대학원생을 위한 양자 컴퓨팅 과정

2. 물리학자: 양자 컴퓨팅 분야를 빠르게 보충하고 싶은 물리학자라면 이 책에 나와 있는 양자 컴퓨팅의 간략한 역사가 일반적으로 다루는 내용보다 좀 더 자세하므로 이를 읽은 다음 2부에 나오는 양자 하드웨어 개관과 그 응용을 다루면 된다.

3. 소프트웨어 공학자: 먼저 첫 두 장을 읽은 다음, 3부의 도구 모음을 살펴보기를 권장한다. 그런 다음 1부로 돌아와 큐비트와 유니타리 연산자를 다룬 다음 거기서부터 진행해 나가길 권한다.

4. 공학 및 비즈니스 리더: 실습 코딩을 하지 않을 독자는 1~4장에 초점을 두는 편이 좋다. 일부 예시 코드를 따라가며 알고리즘에 대한 실질적인 감을 잡아도 좋다.

5. 독학: 독학 교재로 사용하기 좋다. 이 책을 온라인 자료와 함께 활용하는 편이 좋다. 업데이트된 자료를 깃허브 사이트에서 참조하기 바란다.
깃허브 사이트에는 깃허브 사이트 한국어판도 함께 제공한다.

★ 지은이의 말 ★

과학 기술 분야의 발견을 앞당길 새로운 컴퓨팅 시대에 접어들고 있다. 독창적인 컴퓨팅 플랫폼은 우주의 근본 법칙을 밝혀내기도 하고, 우리 모두에게 영향을 미치는 어려운 문제를

목차 TOP

1부. 기초

1장. 중첩, 얽힘, 가역

2장. 양자 컴퓨팅의 간략한 역사

3장. 큐비트, 연산자, 측정

____양자 회로도
____양자 연산자
3.1 단항 연산자
____이진 연산자
____삼항 연산자
3.2 고전 게이트와의 비교
3.3 양자 연산자의 범용성
3.4 고테스만-닐과 솔로베이-키타예프
3.5 블로흐 구
3.6 측정 공준
3.7 인플레이스 계산

4장. 복잡도 이론

4.1 문제와 알고리즘
4.2 시간 복잡도
4.3 복잡도 클래스
4.4 양자 컴퓨팅과 처치-튜링 논제

2부. 하드웨어와 응용

5장. 양자 컴퓨터 구축

5.1 양자 컴퓨터 평가
5.2 중성 원자
5.3 NMR
5.4 다이아몬드 내 NV 중심
5.5 광자학
____반도체 양자 트랜지스터
____위상 광자 칩
5.6 스핀 큐비트
5.7 초전도 큐비트
5.8 위상학적 양자 계산
5.9 이온 트랩
5.10 요약

6장. 양자 컴퓨터 프로그래밍용 개발 라이브러리

6.1 양자 컴퓨터와 양자 컴퓨팅 시뮬레이터
6.2 서큐
6.3 키스킷
6.4 포레스트
6.5 QDK
6.6 개발 라이브러리 요약
____라이브러리 사용
____기타 개발 라이브러리
6.7 추가적인 양자 프로그램
____벨 상태
____파라미터를 갖는 게이트

7장. 양자 순간 이동, 초고밀도 코드화, 벨 부등식

7.1 양자 순간 이동
7.2 초밀집

저자소개 TOP

잭 히더리 [저]

알파벳 X(전 구글 X)에서 AI와 양자 컴퓨팅을 연구하고 있다. 그의 그룹은 노이즈 있는 중규모 양자(NISQ) 프로세서용 알고리즘을 개발하고, 새로운 양자 컴퓨팅 소프트웨어 라이브러리를 만들고 있다. AI 분야에서는 응용 AI 기술뿐 아니라 심층망의 일반화와 같은 기초 연구에도 주력하고 있다.

이태휘 [역]

산업체와 학교, 연구기관을 거치며 여러 시스템 소프트웨어 개발 프로젝트를 수행하였다. 2007년부터 2010년까지 티맥스소프트에서 근무하며 티베로 관계형 데이터베이스 개발에 참여했다. 2014년에 서울대학교 컴퓨터공학부에서 박사 학위를 받았으며, 현재 한국전자통신연구원에서 선임연구원으로 재직 중이다.

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