Pelajari komputasi kuantum dengan Quantum Katas
ka·ta | kah-tuh
Pola untuk belajar, berlatih, dan menerapkan keterampilan, metode, dan proses baru.
Kata Kuantum adalah tutorial sumber terbuka, mandiri, dan latihan pemrograman yang mengajarkan elemen komputasi kuantum dan Q# bahasa pemrograman secara bersamaan. Setiap kata mengeksplorasi konsep dasar komputasi kuantum, dengan beberapa mencakup dasar-dasar dan beberapa menyelam lebih dalam ke dalam algoritma dan protokol kuantum.
Anda dapat mencoba Quantum Katas online di situs Quantum Katas , atau Anda dapat mengunduh kata-kata dan menjalankannya secara lokal di komputer Anda.
Menjalankan Katas secara online
Katas Quantum tersedia untuk dijalankan secara online di situs Katas Quantum . Lingkungan ini memungkinkan Anda menjalankan kata di browser tanpa menginstal apa pun di komputer Anda.
Tutorial dan latihan yang dikumpulkan dalam Kata Quantum menekankan pengalaman langsung untuk memperkuat pembelajaran konsep. Tugas pemrograman mencakup berbagai konsep kuantum yang berkembang dari sangat sederhana hingga cukup menantang. Untuk setiap tugas, Anda perlu mengisi beberapa kode yang hilang; kata pertama mungkin hanya memerlukan satu baris, sementara latihan selanjutnya mungkin memerlukan fragmen kode yang cukup besar.
Yang paling penting, dengan Katas Kuantum Anda dapat menjalankan dan memvalidasi solusi Anda untuk latihan online. Ini memungkinkan Anda untuk mendapatkan umpan balik segera tentang solusi Anda dan mempertimbangkan kembali pendekatan Anda jika salah.
- Jika Anda membutuhkan sedikit bantuan, Anda dapat mengklik Perlu petunjuk? untuk mendapatkan petunjuk untuk latihan.
- Saat Anda menyelesaikan latihan, klik tombol Jalankan untuk menjalankan kode di kata. Jika macet, Anda dapat mengklik Tampilkan solusi untuk melihat solusi yang benar.
- Kapan saja, Anda dapat Mengajukan pertanyaan kepada Copilot tentang komputasi kuantum atau Q#.
- Anda dapat memeriksa tingkat penyelesaian dan kemajuan Anda melalui Katas Quantum di bagian Kemajuan saya .
Jalankan Katas secara lokal
Jika Anda lebih suka pengembangan lokal, Anda dapat memeriksa repositori Quantum Katas GitHub.
Pengantar komputasi kuantum
| Kata | Deskripsi |
|---|---|
| Aritmetika kompleks | Tutorial ini menjelaskan beberapa latar belakang matematika yang diperlukan untuk bekerja dengan komputasi kuantum, seperti bilangan imajiner dan kompleks. |
| Aljabar linier | Aljabar linear digunakan untuk mewakili status kuantum dan operasi dalam komputasi kuantum. Tutorial ini mencakup dasar-dasarnya, termasuk matriks dan vektor. |
| Konsep qubit | Pelajari tentang qubit - salah satu konsep inti dari komputasi kuantum. |
| Gerbang kuantum qubit tunggal | Tutorial ini memperkenalkan gerbang kuantum qubit tunggal, yang bertindak sebagai blok bangunan algoritma kuantum dan mengubah status qubit kuantum dengan berbagai cara. |
| Sistem multi-qubit | Tutorial ini memperkenalkan sistem multi-qubit, representasi mereka dalam notasi matematika dan kode Q#, serta konsep keterikatan. |
| Gerbang kuantum multi-qubit | Tutorial ini mengikuti tutorial gerbang kuantum qubit tunggal, dan berfokus pada penerapan gerbang kuantum ke sistem multi-qubit. |
Dasar-dasar komputasi kuantum
| Kata | Deskripsi |
|---|---|
| Mengenali gerbang kuantum | Serangkaian latihan yang dirancang untuk membuat Anda terbiasa dengan gerbang kuantum dasar di Q#. Termasuk latihan untuk gerbang dasar qubit tunggal dan multi-qubit, gerbang yang adjoin dan terkendali, dan cara menggunakan gerbang untuk memodifikasi status qubit. |
| Membuat superposisi kuantum | Gunakan latihan ini untuk membiasakan diri dengan konsep superposisi dan pemrograman di Q#. Termasuk latihan untuk gerbang qubit tunggal dan multi-qubit dasar, superposisi, dan kontrol alur dan rekursi dalam Q#. |
| Membedakan status kuantum menggunakan pengukuran | Selesaikan latihan ini sambil belajar tentang pengukuran kuantum dan status ortogonal dan non-ortogonal. |
| Pengukuran gabungan | Pelajari tentang pengukuran paritas bersama dan cara menggunakan operasi Ukur untuk membedakan status kuantum. |
Algoritma kuantum
| Kata | Deskripsi |
|---|---|
| Teleportasi kuantum | Kata ini mengeksplorasi teleportasi kuantum - protokol yang memungkinkan mengomunikasikan status kuantum hanya menggunakan komunikasi klasik dan keterikatan kuantum yang sebelumnya dibagikan. |
| Superdense coding | Superdense coding adalah protokol yang memungkinkan transmisi dua bit informasi klasik dengan mengirimkan hanya satu qubit menggunakan keterikatan kuantum yang dibagikan sebelumnya. |
| Algoritma Deutsch–Jozsa | Algoritma ini terkenal sebagai salah satu contoh pertama dari algoritma kuantum yang secara eksponensial lebih cepat daripada algoritma klasik deterministik. |
| Menjelajahi properti tingkat tinggi dari algoritma pencarian Grover | Pengenalan tingkat tinggi ke salah satu algoritma paling terkenal dalam komputasi kuantum. Ia memecahkan masalah menemukan input ke kotak hitam (oracle) yang menghasilkan output tertentu. |
| Menerapkan algoritma pencarian Grover | Kata ini menyelami lebih dalam algoritma pencarian Grover, dan mencakup penulisan oracle, pelaksanaan langkah-langkah algoritma, dan akhirnya penyatuan semuanya. |
| Memecahkan masalah nyata menggunakan algoritma Grover: Masalah SAT | Serangkaian latihan yang menggunakan algoritma Grover untuk memecahkan masalah realistis, menggunakan masalah satisfiability boolean (SAT) sebagai contoh. |
| Memecahkan masalah nyata menggunakan algoritma Grover: Masalah pewarnaan grafik | Kata ini lebih lanjut mengeksplorasi algoritma Grover, kali ini untuk memecahkan masalah kepuasan kendala, menggunakan masalah pewarnaan grafik sebagai contoh. |
Protokol dan pustaka kuantum
| Kata | Deskripsi |
|---|---|
| Protokol BB84 untuk distribusi kunci kuantum | Pelajari dan terapkan protokol distribusi kunci kuantum, BB84, menggunakan qubit untuk bertukar kunci kriptografi. |
| Kode koreksi kesalahan bit-flip | Jelajahi koreksi kesalahan kuantum dengan kode koreksi kesalahan kuantum (QEC) yang paling sederhana - kode bit-flip tiga qubit. |
| Estimasi fase | Algoritma estimasi fase adalah beberapa blok pembangun yang paling mendasar pada komputasi kuantum. Pelajari tentang estimasi fase dengan latihan-latihan ini yang mencakup estimasi fase kuantum dan bagaimana mempersiapkan dan menjalankan rutinitas estimasi fase di Q#. |
| Aritmetika kuantum: Membangun adder ripple-carry | Serangkaian latihan mendalam yang mengeksplorasi penambahan ripple carry pada komputer kuantum. Bangun adder kuantum di tempat, perluas dengan algoritma yang berbeda, dan akhirnya, bangun subtraktor kuantum di tempat. |
Permainan entanglemen kuantum
| Kata | Deskripsi |
|---|---|
| Permainan CHSH | Jelajahi keterikatan kuantum dengan implementasi permainan CHSH. Permainan nonlokal ini menunjukkan bagaimana keterikatan kuantum dapat digunakan untuk meningkatkan peluang pemain untuk menang melampaui apa yang mungkin dengan strategi klasik murni. |
| Permainan GHZ | Permainan GHZ adalah permainan nonlokal lainnya, tetapi melibatkan tiga pemain. |
| Permainan persegi ajaib Mermin-Peres | Serangkaian latihan yang mengeksplorasi pseudo-telepati kuantum untuk memecahkan permainan persegi ajaib. |
Langkah berikutnya
- Jelajahi rangkaian lengkap Quantum Katas
- Jalankan Quantum Katas secara online