Pratarmė

Ši atviros prieigos knyga yra įvadas į kvantinę kompiuteriją. Ji skirta skaitytojams, kurie nėra anksčiau susipažinę su šia įdomia sritimi. Knygos skyriuose pasakojama, kaip informacija yra koduojama kvantiniuose bituose ir kaip ji apdorojama kvantiniame procesoriuje.

Idėja parengti knygą apie kvantinę kompiuteriją lietuvių kalba kilo Covid-19 pandemijos metu. Dėl laboratorijų uždarymo ir sulėtėjusių mokslinių tyrimų atsirado galimybė daugiau laiko skirti šiai sparčiai besivystančiai sričiai. Knyga prasidėjo veikiau kaip autorių sukauptų teorinių žinių susisteminimas į vieną dokumentą asmeniniams darbams. Perorientuoti dokumentą į platesnei auditorijai skirtą knygą buvo nutarta atsižvelgiant į tai, kad jos rašymo metu dar neegzistavo nė viena lietuviška knyga apie kvantinę kompiuteriją. Tikimės, kad knyga padės geriau susipažinti su šia technologija ir paskatins ne vien platesnį susidomėjimą, bet ir jos plėtrą Lietuvoje.

Kvantinė kompiuterija apjungia keletą mokslo sričių – fiziką, kompiuterių mokslą, matematiką, inžinerinius mokslus. Knyga koncentruota į kompiuterių mokslo priartėjimą prie šios srities ir apibūdina informacijos apdorojimą kvantiniame procesoriuje abstrakčiu lygmeniu. To turėtų pakakti norint atsispirti nuo pradinio taško ir toliau plėsti žinias norima kryptimi.

Ši knyga buvo parašyta remiantis svarbiausiomis esamomis knygomis ir moksliniais straipsniais apie kvantinę kompiuteriją. Tarp naudotų knygų yra šios srities „biblija“ tapusi autorių Nielsen ir Chuang „Quantum Computation and Quantum Information“ (Nielsen and Chuang 2000), Nakahara ir Ohmi „Quantum Computing – From Linear Algebra to Physical Realizations“ (Nakahara and Ohmi 2008), ir kitos. Išsamus literatūros sąrašas yra pateiktas knygos pabaigoje. Dalis medžiagos taip pat naudota iš T.P. doktorantūros metu klausyto kurso „Quantum computing“, kurį dėstė profesorius Friedland Shmuel, užrašų.

Kaip skaityti šią knygą

Skaitytojams, kurie nėra turėję tikslinių mokslų žinių ir nori patenkinti savo smalsumą - rekomenduojame skaityti tik pirmąjį ir penktąjį skyrius. Pirmajame skyriuje glaustai apžvelgiama kvantinė kompiuterija ir palyginama su klasikine kompiuterija. Kituose skyriuose iš esmės sugrįžtama prie pirmajame skyriuje minėtų savokų bei algoritmų ir jie parodomi išsamiau. Penktajame skyriuje apžvelgiami kvantinės informacijos aspektai, tokie kaip kriptografija ir kvantinės informacijos siuntimas pasitelkiant teleportacijos metodą. Šie taikymai perteikia kvantinių bitų elgsenos keistenybes ir jų siūlomus privalumus. Kituose skyriuose po visų matematinių išraiškų pateikti konceptualūs paaiškinimai. Tad net ir neskaitant lygčių įmanoma susidaryti bendrą idėją apie pateiktų kvantinių algoritmų veikimo principą.

Norint įsisavinti visą pateiktą knygoje medžiagą, rekomenduotina turėti bent bakalauro lygio tiesinės algebros žinių. Kvantinės mechanikos žinios, be abejo, praverstų, tačiau nėra būtinos. Reikalingi matematiniai įrankiai ir kvantinės mechanikos taisyklės, taikomos kvantinėje kompiuterijoje, yra pateikiamos šioje knygoje. Jeigu turite pakankamai žinių minėtose srityse, tada antrąjį skyrių, kuris skirtas matematikos žinioms atgaivinti, galite atsiversti esant poreikiui. Knyga nebuvo specialiai orientuojama į vadovėlio formatą, tačiau skyrių seka turi progresiją, kuri gali būti panaudota vieno semestro bakalauro ar magistrantūros studentų kursui.

Padėka

Autoriai dėkoja Vaidui Pačebutui, Arūnui Krotkui, Audriui Alkauskui, Maženai Mackoit Sinkevičienei ir Artūrui Pupšiui už paramą, teksto skaitymą ir vertingus patarimus rengiant šią knygą.

Iliustracijos – Jovita Jankauskienė

Kalbos redaktorė – Rozita Znamenskaitė (KTU leidykla „Technologija“)

Apie autorius

Tadas Paulauskas įgijo fizikos mokslų daktaro laipsnį Ilinojaus universitete Čikagoje. Vėliau atliko tyrimus Monašo universitete Melburne. Šios knygos rašymo metu dirba Fizinių ir technologijos mokslų centre (FTMC), Optoelektronikos skyriuje. Mokslinių tyrimų sritis apima puslaidininkių fiziką, nanotechnologijas, medžiagų inžineriją.

Julius Ruseckas įgijo fizikos mokslų daktaro laipsnį Vilniaus universitete. Vėliau dirbo mokslinį darbą Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto teorinės fizikos ir astronomijos institute. Pagrindinė mokslinių tyrimų sritis – kvantinė optika ir labai šaltos atominės dujos. Šios knygos rašymo metu dirba Baltijos pažangių technologijų institute (BPTI).

Prisidėti prie knygos

Norite prisidėti prie šios atvirai prieinamos knygos turinio kūrimo, redagavimo ar apipavidalinimo? Visada ieškome gabių žmonių ir tyrėjų, kurie papildytų knygos kūrėjų gretas!

Rašykite mums į el. paštą .

Visą knygos turinį bookdown formate galite pasiekti GitHub paskyroje.

Licencija

Internete pateikiama knygos versija gali būti naudojama pagal Creative Commons licenciją Priskyrimas - Nekomercinis naudojimas - Analogiškas platinimas 4.0 Tarptautinė (CC BY-NC-SA 4.0)