IBM QX로 배우는 양자 컴퓨팅

1장. 양자 컴퓨팅이란 무엇인가?
__기술적인 필요 사항
__양자 컴퓨터란 무엇인가?
____양자 컴퓨터의 사용
____전문가 의견-왜 양자 컴퓨터가 중요한가?
__양자 컴퓨팅의 역사, 현재 그리고 미래
____양자 컴퓨팅의 역사
____양자 컴퓨팅의 현재 상황
____양자 컴퓨팅의 미래
__파이썬 코드 예제 설정과 실행
____책에서 사용된 코드 다운로드하기
____주피터 노트북 설정
__IBM QX 예제 설정과 실행
____헬로 양자 월드
____API 키
__키스킷 예제 설정과 실행
__요약
__연습 문제


2장. 큐비트
__기술적인 필요 조건
__큐비트
____큐비트 저장하기
__큐비트 시뮬레이션
____|"0">과 |"1">
____|"0">과 |"1">의 조합
____큐비트의 세 가지 다른 형태의 표현
____0과 1 기초-추가적인 설명
____플러스 마이너스 기초
____시계 방향과 반시계 방향 기초
__블로흐 구
____블로흐 구에 표현된 |"0">과 |"1"> 그리고 다른 기초
____큐비트에서 블록 좌표
__블로흐 구에 블록 좌표 나타내기
____큐비트의 중첩과 측정
____큐비트의 양자 중첩
____큐비트의 양자 측정
____블로흐 구에서 하나의 큐비트 측정
__요약
__연습 문제


3장. 양자 상태, 양자 레지스터 그리고 측정
__기술적인 필요 조건
__양자 상태와 레지스터
__분리 가능한 상태
__얽힘
__양자 측정과 얽힘
____파이썬에서 양자 측정 시뮬레이션하는 알고리즘
__결잃음, T1 그리고 T2
____결잃음
____T1과 T2
__요약
__연습 문제


4장. 양자 게이트로 양자 상태 전개하기
__기술적인 필요 조건
__게이트
____전통적인 게이트
____양자 게이트
__상태에 대한 게이트 동작
__하나의 큐비트 게이트
____하다마드 게이트(H)
____폴리(Pauli) 게이트(X, Y, Z)
____페이즈 게이트(S)와 π/8 게이트(T)
__다수 큐비트 게이트
____CNOT 게이트
__요약
__연습 문제


5장. 양자 회로
__기술적인 필요 조건
__양자 회로와 양자 회로 도표
__양자 회로를 만들기 위해 키스킷 사용하기
____키스킷에서 하나의 큐비트 회로
____키스킷의 양자 회로 클래스와 보편적인 게이트 메소드
____키스킷에서 다수 큐비트 게이트
____키스킷 회로에서 전통적인 레지스터
____키스킷 회로에서 측정
__되돌릴 수 있는 계산
__유용한 양자 회로
____2진 입력을 준비하기 위해 X 게이트 사용하기
____두 개의 큐비트 바꾸기
__요약
__연습 문제


6장. 양자 컴포저
__기술적인 필요 조건
__양자 컴포저
____하드웨어
____게이트, 작업, 장벽
__양자 회로를 양자 컴포저로 옮기기
__양자 컴포저에서 시뮬레이션이나 하드웨어로 구동하기
____시뮬레이션에서 양자 회로 실행하기
____양자 컴퓨팅 하드웨어에서 양자 회로 실행하기
__요약
__연습 문제


7장. OpenQASM 다루기
__기술적인 필요 조건
__OpenQASM
__OpenQASM 프로그램을 양자 스코어로 변환하기
____하나의 큐비트를 부정하는 OpenQASM
____두 개의 큐비트에 게이트를 적용하고, 첫 번째 큐비트를 측정하는 OpenQASM
__OpenQASM 2.0 프로그램에서 양자 스코어 나타내기
__IBM QX와 인터페이스하는 OpenQASM 사용하기
__고급 OpenQASM 사용법
____큐비트 초기화
____if문
____사용자 정의 게이트와 프리미티브 게이트
____프리미티브 게이트 CX와 U
____불투명한 게이트
__요약
__연습 문제


8장. 키스킷과 양자 컴퓨터 시뮬레이션
__기술적인 필요 조건
__키스킷 설치와 사용법
____키스킷 설치 테스트
____키스킷으로 OpenQASM 사용하기
____키스킷 아쿠아 소개와 설치
__키스킷 테라-기준 프로젝트
____MIDI 명세의 간단한 소개
____MIDI로 양자 컴퓨팅 살펴보기
__요약
__연습 문제


9장. 양자 AND (토폴리) 게이트와 양자 OR 게이트
__기술적인 필요 조건
__2진 충족 가능 문제
____3SAT 전통적인 구현
____3SAT-왜 이 문제가 흥미로운가?
__양자 AND와 OR
____토폴리 게이트-양자 AND 게이트
____양자 OR 게이트
____여러 큐비트의 양자 AND와 OR
__3SAT 양자 회로 구현
__요약
__연습 문제


10장. 그로버의 알고리즘
__기술적인 필요 조건
__그로버 알고리즘의 개요와 예제
____그로버 알고리즘 단계
__그로버 알고리즘 체커로써의 3SAT
____키스킷에서 2개-큐비트 그리고 3개-큐비트 양자 AND (토폴리)
____키스킷에서 2개-큐비트 그리고 3개-큐비트 양자 OR
____게이트와 되돌리기 테스트하기
__그로버 알고리즘으로 3SAT 문제 해결
____키스킷에서 오라클 구현
_____3sat_mystery_3 함수 테스트
____무버 단계 구현
____전체 알고리즘 설정
____키스킷에서 알고리즘 실행
__요약
__연습 문제


11장. 양자 푸리에 변환
__전통적인 푸리에 변환
____사인 파동
__실질적인 푸리에 변환
__양자 푸리에 변환
__양자 푸리에 변환 구현
____파이썬에서 제어된 회전 게이트 Rk 구현
____QFT 회로
__IBM QX에서 QFT 회로 구현
____IBM QX에서 REV 게이트 구현
____IBM QX에서 Rk 게이트 구현
____IBM QX에서 1-큐비트 QFT
____IBM QX에서 2-큐비트 QFT
____IBM QX에서 3-큐비트 QFT
____일반화
__요약
__연습 문제


12장. 쇼어 알고리즘
__쇼어 알고리즘
____큰 정수를 효과적으로 인수분해하는 것은 현대 암호화 기법에 영향을 미침
__쇼어 알고리즘 개요
____쇼어 알고리즘 설명
____기호/수학으로 쇼어 알고리즘 설명
__쇼어 알고리즘 예제
____N이 소수 N = 7인 예제
____N이 두 소수의 곱이고, N은 작고, N = 15인 예제
____N이 두 소수의 곱이고, N은 크고, N = 2257인 예제
____N이 소수와 소수가 아닌 수의 곱이고, N = 837인 예제
__쇼어 알고리즘 파이썬 구현
____쇼어 알고리즘-전통적인 구현
____쇼어 알고리즘-양자 구현
____N = 15, a = 2로 양자 컴퓨터에서 구현하는 예제
____양자 컴퓨터에서 주기를 찾은 이후 동작 확인
____양자 컴퓨터에서 N = 35, a = 8인 예제 구현
__요약
__연습 문제


13장. 양자 오류 정정
__양자 오류
____하드웨어 오류, 비트 반전 오류 설명
____시뮬레이터에서 모델링 오류
__양자 오류 정정
____하나의 비트 반전 오류 정정
____하나의 위상 반전에 대한 양자 오류 정정
____쇼어 코드-하나의 비트와/또는 위상 반전
__요약
__연습 문제


14장. 결론-양자 컴퓨팅의 미래
__양자 컴퓨팅의 중요 개념
__양자 컴퓨팅이 유용할 분야
__양자 컴퓨팅에 대한 비관론
__양자 컴퓨팅에 관한 낙관론
__양자 컴퓨팅에 대한 마지막 생각


부록
__유용한 수학 기법
____합
____복소수
____선형대수
__행렬의 큐비트, 상태, 게이트
____큐비트
____게이트
____양자 측정