Quantum Computation with Topological Codes: From Qubit to Topological Fault-Tolerance

این کتاب مروری منسجم از محاسبات کوانتومی با کدهای کوانتومی توپولوژیکی ارائه می‌کند. این کتاب همه چیزهایی را که برای درک محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطای توپولوژیکی لازم است، از تعریف کد سطحی تا تصحیح خطای کوانتومی توپولوژیکی و عملیات تحمل‌پذیر خطای توپولوژیکی را پوشش می‌دهد. مفاهیم اساسی اساسی و ابزار قدرتمند، مانند محاسبات کوانتومی جهانی، الگوریتم‌های کوانتومی، فرمالیسم تثبیت‌کننده، و محاسبات کوانتومی مبتنی بر اندازه‌گیری نیز به روشی خودسازگار معرفی شده‌اند. زمینه های بین رشته ای بین اطلاعات کوانتومی و سایر زمینه های فیزیک مانند فیزیک ماده متراکم و فیزیک آماری نیز از نظر کدهای کوانتومی توپولوژیکی بررسی می شوند. بنابراین این کتاب اولین توصیف جامع از تصویر کامل کدهای کوانتومی توپولوژیکی و محاسبات کوانتومی با آنها را ارائه می دهد.

This book presents a self-consistent review of quantum computation with topological quantum codes. The book covers everything required to understand topological fault-tolerant quantum computation, ranging from the definition of the surface code to topological quantum error correction and topological fault-tolerant operations. The underlying basic concepts and powerful tools, such as universal quantum computation, quantum algorithms, stabilizer formalism, and measurement-based quantum computation, are also introduced in a self-consistent way. The interdisciplinary fields between quantum information and other fields of physics such as condensed matter physics and statistical physics are also explored in terms of the topological quantum codes. This book thus provides the first comprehensive description of the whole picture of topological quantum codes and quantum computation with them.