Adventures in Computer Science. From Classical Bits to Quantum Bits

تمرکز اصلی این کتاب درسی واحد اصلی اطلاعات و روشی است که درک ما از آن در طول زمان تکامل یافته است. به‌ویژه نویسنده مفاهیم مربوط به اطلاعات، محاسبات کلاسیک، منطق، محاسبات برگشت‌پذیر، مکانیک کوانتومی، محاسبات کوانتومی، ترمودینامیک و برخی هوش مصنوعی و زیست‌شناسی را پوشش می‌دهد که همگی از دیدگاه علوم رایانه مورد بررسی قرار می‌گیرند.

کتاب با طرح این سوال بی اهمیت آغاز می شود: بیت چیست؟ نویسنده سپس منطق، دروازه های منطقی، محاسبات برگشت پذیر و معماری های برگشت پذیر و مفهوم بی نظمی را مورد بحث قرار می دهد. او سپس سعی می‌کند رابطه بین سه سوال اساسی را که رویکردهای کوانتومی در علوم کامپیوتر را توجیه می‌کنند، برقرار کند: انرژی مورد نیاز برای انجام یک محاسبات واقعی، اندازه پردازنده‌های فعلی و برگشت‌پذیری عملیات کوانتومی. بر اساس این مفاهیم، ​​نویسنده شرایطی را ایجاد می کند که استفاده از تکنیک های کوانتومی را برای انواع خاصی از وظایف محاسباتی توجیه می کند، و از توصیفات رسمی و استدلال های رسمی برای معرفی مفاهیم و رویکردهای کلیدی مکانیک کوانتومی استفاده می کند. بقیه کتاب به طور رسمی متفاوت است و بر مسائل عملی تمرکز دارد، از جمله بحث در مورد الگوریتم های کوانتومی قابل توجه در درمان مبتنی بر نظریه مدار کوانتومی.

این کتاب برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی علوم کامپیوتر و دانشجویان ارزشمند است. از دیگر رشته هایی که با مدل های فیزیکی اطلاعات و محاسبات درگیر هستند.

The main focus of this textbook is the basic unit of information and the way in which our understanding of this has evolved over time. In particular the author covers concepts related to information, classical computing, logic, reversible computing, quantum mechanics, quantum computing, thermodynamics and some artificial intelligence and biology, all approached from the viewpoint of computer sciences.

The book begins by asking the following nontrivial question: what is a bit? The author then discusses logic, logic gates, reversible computing and reversible architectures, and the concept of disorder. He then tries to establish the relationship between three essential questions that justify quantum approaches in computer sciences: the energy required to perform a real-life computation, the size of current processors, and the reversibility of quantum operations. Based on these concepts, the author establishes the conditions that justify the use of quantum techniques for certain kinds of computational tasks, and he uses formal descriptions and formal argumentations to introduce key quantum mechanical concepts and approaches. The rest of the book is formally different, focusing on practical issues, including a discussion of remarkable quantum algorithms in a treatment based on quantum circuit theory.

The book is valuable for graduate students in computer science, and students of other disciplines who are engaged with physical models of information and computing.