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Ressources d'apprentissage de l'informatique quantique

Bienvenue dans le référentiel des ressources d'apprentissage de l'informatique quantique! Ce référentiel vise à fournir une liste organisée de ressources gratuites pour vous aider à en savoir plus sur l'informatique quantique. Que vous soyez un débutant ou un chercheur expérimenté, ces ressources peuvent vous aider à plonger dans le monde fascinant de l'informatique quantique. (Plus de ressources seront ajoutées à mesure que je les rencontre, vous pouvez également ajouter plus de ressources)

Table des matières

• Ressources Qiskit
• Ressources de Pennylane
• HPI ouvert
• Iqm
• Youtube
• Mit
• Tu delft
• Nptel
• Individus
• Github
• Forums communautaires
• Blogs et newsletters

Ressources Qiskit

L'informatique quantique est un domaine passionnant qui exploite les principes de la mécanique quantique pour résoudre des problèmes complexes plus efficacement que les ordinateurs classiques. Il s'agit de concepts comme la superposition, l'intrication et les portes quantiques. Cette section fournit une introduction à l'informatique quantique.

Cours

• Comprendre les informations quantiques et le calcul: ce cours gratuit couvre les informations quantiques à un niveau mathématique détaillé. Rejoignez John Watrous pendant que vous explorez des informations quantiques, des algorithmes quantiques et comment comprendre et atténuer le bruit.
• Cours d'introduction: Vous ne savez pas par où commencer? Ce chemin est pour vous. Cette introduction s'adresse au public de tous horizons. Que vous souhaitiez commencer votre voyage dans l'informatique quantique, ou tout simplement curieux de savoir de quoi il s'agit, ce cours vous mènera de zéro à un, sans que la main ne fasse signe.
• Comprendre les informations quantiques et le calcul: découvrez comment nous pouvons utiliser des systèmes quantiques pour résoudre les problèmes plus efficacement, y compris les problèmes avec les applications du monde réel telles que la recherche et l'affacturage.
• Conception d'algorithmes variationnels: Ce cours enseigne comment écrire des algorithmes variationnels: algorithmes à court terme, hybride-quantal-classique qui sont des candidats idéaux pour obtenir un avantage quantique. Nous couvrirons également comment utiliser les primitives d'exécution Qiskit pour optimiser pour la vitesse et la précision.
• Apprentissage automatique quantique: Vous voulez en savoir plus sur ce domaine passionnant et en développement? Si vous connaissez les bases de l'informatique quantique, ce cours vous donnera une introduction à l'apprentissage automatique, vous guidera à travers les concepts clés et vous metra au courant des développements récents.

Chapitres

• Prérequis: Renseignez-vous sur le logiciel utilisé pour écrire le manuel Qiskit (ordinateurs portables Python et Jupyter), et configurez votre environnement pour reproduire les expériences.
• États quantiques et qubits: ce chapitre présente les concepts informatiques que nous explorerons dans les chapitres ultérieurs, puis introduit des concepts quantiques de base.
• Qubits multiples et enchevêtrement: avec les bases en baisse, ce chapitre explore les conséquences de ces nouveaux effets quantiques et nous met en place avec des outils pour comprendre les algorithmes quantiques.
• Protocoles quantiques et algorithmes quantiques: Dans ce chapitre, nous utilisons des effets quantiques pour construire des algorithmes puissants, à partir d'algorithmes de preuve de concept simples, jusqu'à ce que le célèbre algorithme d'affacturage de Shor (et au-delà).
• Enquêter sur le matériel quantique à l'aide d'impulsions micro-ondes: dans ce chapitre, nous nous rapprochons des machines quantiques réelles. Découvrez la physique de ces appareils et comment les programmer au niveau des impulsions micro-ondes.
• Algorithmes quantiques pour les applications: si les algorithmes sont la solution, alors quel est le problème? Dans ce chapitre, nous examinons comment nous pouvons prendre des algorithmes généraux et les appliquer à des situations plus spécifiques.
• Étude du matériel quantique à l'aide de circuits quantiques: tous les dispositifs quantiques basés sur les circuits partagent des caractéristiques et des défis similaires. Dans ce chapitre, nous explorons comment les circuits quantiques fonctionnent sur les ordinateurs quantiques modernes et les moyens d'améliorer les performances.
• Laborations informatiques quantiques: cet ensemble de laboratoires fournit 7 exercices différents que vous (ou vos élèves) pouvez utiliser pour étudier le comportement des ordinateurs quantiques actuels et pratiquer vos compétences de codage Qiskit.
• Jeux et démos: consultez les jeux et les démonstrations créés dans l'environnement de ce manuel; Idéal pour l'enseignement, ou juste pour le plaisir!

Tutoriels

• Circuits quantiques: confortable avec l'informatique quantique, mais nouveau à Qiskit? Apprenez à créer des circuits quantiques simples et visualisez les états quantiques.
• Circuits avancés: découvrez les fonctionnalités les plus avancées de la classe QuantumCircuit de Qiskit, y compris comment créer des portes personnalisées et comment utiliser le transpiler pour optimiser vos circuits et cibler différents appareils.
• Simulateurs classiques: Qiskit comprend des simulateurs quantiques puissants pour étudier comment les circuits quantiques se comporteront à la fois sur le matériel idéal et bruyant. Ces tutoriels vous montrent comment utiliser les fonctionnalités avancées de ces simulateurs.
• Algorithmes: ces tutoriels vous montrent comment utiliser les algorithmes intégrés de Qiskit. Qiskit prend en charge les algorithmes classiques tels que Shor's et Grover, ainsi que des développements plus récents tels que VQE et QAOA.
• Opérateurs: découvrez comment Qiskit représente les opérateurs quantiques et comment nous pouvons les utiliser pour construire des programmes quantiques sophistiqués.
• Exemples d'algorithmes dans Qiskit: Renseignez-vous sur l'algorithme d'estimation de phase quantique itérative et comment vous pouvez le programmer dans Qiskit.

Écoles d'été

• Introduction à l'informatique quantique et matériel quantique (2020): Cette introduction au monde de l'informatique quantique explore les algorithmes quantiques clés, ainsi que le matériel quantique conçu pour exécuter ces algorithmes. Ces conférences ont été publiées pour la première fois dans le cadre d'une école d'été intensive de deux semaines en juillet 2020.
• Informatique quantique et apprentissage automatique quantique (2021): Conçu pour autonomiser la prochaine génération de chercheurs et de développeurs quantiques avec les compétences et le savoir-faire pour explorer eux-mêmes les applications quantiques. En commençant par un «cours intensif» d'introduction sur l'informatique quantique, les matériaux continuent de plonger et d'explorer un domaine clé: l'apprentissage automatique quantique.
• Simulations quantiques (2022): Cette école d'été fournit une introduction ciblée à l'informatique quantique et ses applications à la simulation quantique, avec un accent spécifique sur la chimie quantique. Ces conférences ont été publiées pour la première fois dans le cadre d'une école d'été intensive de deux semaines en juillet 2022.

Ressources de Pennylane

Pennylane a des démos incroyables et des ressources d'apprentissage

Apprendre la programmation quantique

• Computation quantique: L'informatique quantique est un domaine de recherche qui étend l'ensemble des lois physiques que les ordinateurs classiques fonctionnent en accédant aux aspects quantiques du monde physique, ouvrant de nouvelles façons de traiter les informations.

• Apprentissage automatique quantique: nous entrons dans une période passionnante en physique quantique et en calcul quantique: les appareils quantiques à court terme deviennent rapidement une réalité, accessible à tous sur Internet. Ceci, à son tour, stimule le développement d'apprentissage automatique quantique et de circuits quantiques variationnels.

• Chimie quantique: La chimie quantique est un domaine de recherche axé sur le calcul des propriétés des molécules et les matériaux construits à partir d'eux, en utilisant la mécanique quantique. Découvrez pourquoi la chimie quantique est l'une des principales applications de l'informatique quantique et découvrez ses concepts et applications fondamentaux grâce à notre collection d'articles, de tutoriels et de démos.

Démonstrations et tutoriels

• Démos: prenez une plongée plus profonde dans l'informatique quantique en explorant des algorithmes de pointe à l'aide de Pennylane et de matériel quantique.
• Vidéos: Asseyez-vous et explorez l'apprentissage automatique quantique et la programmation quantique avec notre sélection organisée de vidéos d'experts.
• Livre quantique Xanadu: utilisez Pennylane pour explorer divers sujets informatiques quantiques dans le livre de codes quantiques.
• Défis de Pennylane: acquérir une expérience pratique avec l'informatique quantique à Pennylane - de la chimie quantique à l'apprentissage automatique quantique - en utilisant nos défis de codage exclusifs.

HPI ouvert

Les conférences vidéo peuvent fournir un moyen interactif d'apprendre les concepts informatiques quantiques. Voici quelques séries de conférences vidéo gratuites:

• Introduction à l'informatique quantique avec Qiskit (avec IBM Quantum): Dans ce cours, vous apprendrez à utiliser Qiskit pour travailler avec des ordinateurs quantiques. Qiskit est un SDK pour travailler au niveau des impulsions, des circuits, des algorithmes et des modules d'application.

• Optimisation quantique (avec IBM Quantum): L'optimisation est omniprésente dans l'industrie et la recherche. Cependant, de nombreux problèmes d'intérêt d'optimisation sont difficiles à résoudre. Dans cette conférence, Lucia, Julien et Daniel vous montrent comment l'informatique quantique approche des problèmes d'optimisation combinatoire.

• Apprentissage automatique quantique (avec IBM Quantum): Dans ce cours, nous apprendrons non seulement l'apprentissage automatique quantique et ses prospects, mais nous résoudrons également des tâches de béton avec des modèles classiques et quantiques. Ce cours s'adresse aux étudiants, aux experts et aux passionnés de l'informatique quantique ou de l'apprentissage automatique.

Iqm

Consultez leur site Web complet

• Fondations de l'informatique quantique: Nos modules sont de nature exploratoire. Ainsi, vous découvrirez activement les différentes idées de l'informatique quantique, ses algorithmes et ses applications.
• Applications informatiques quantiques: Dans ce module, vous apprendrez les domaines dans lesquels l'informatique quantique promet d'être efficace et comment elle peut avoir un impact sur votre entreprise et les actions que vous pouvez prendre pour vous préparer pour l'ère quantique.
• Algorithmes quantiques: Dans ce module, vous apprendrez ce qu'est un algorithme et comment les algorithmes quantiques diffèrent des algorithmes classiques. Comment les algorithmes quantiques peuvent fournir une accélération sur les algorithmes classiques et comment les algorithmes réussis qui peuvent fournir une valeur (commerciale).

Youtube

Voici quelques cours en ligne disponibles gratuitement en tant que playlist YouTube:

• Computing quantique pour le déterminé: un cours sur l'introduction à l'informatique quantique par Michael Nielson. Pour parcourir les vidéos, vous devez être à l'aise avec l'algèbre linéaire de base et en assimilant une nouvelle terminologie mathématique

• Introduction à la science de l'information quantique: Dans cette série de conférences, vous apprendrez comment les phénomènes quantiques intrinsèquement quantiques, tels que l'interférence quantique et l'enchevêtrement quantique, peuvent rendre le traitement de l'information plus efficace et plus sûr, même en présence de bruit. Peut également vérifier le site Web

• Mécanique quantique et calcul quantique: un cours sur la mécanique quantique et le calcul quantique par Umesh Vazirani

• Apprentissage automatique quantique: un cours sur l'apprentissage automatique quantique, créé par Peter Wittek de l'Université de Toronto au printemps 2019

• PH219 / CS219 Calcul quantique: les sujets abordés en 219A comprennent les opérateurs de densité, les opérations quantiques, l'intrication quantique, les circuits quantiques et les algorithmes quantiques. Consultez le site Web

• Les listes de lecture YouTube de Qiskit: toute la playlist que Qiskit a mise à disposition sur leur chaîne YouTube. Mes favoris sont la série de séminaires Qiskit et parlons de Quantum . Assurez-vous de vérifier tout.

• Les vidéos YouTube de Xanadu: tous les incroyables séminaires de Qhack et les tutoriels Xanadu mis à disposition sur YouTube.

• QC Ware: pourparlers liés à l'informatique quantique et pour des discussions de séminaire en ligne dans divers domaines de l'informatique quantique.

• Google Quantitum AI: Bienvenue sur la chaîne YouTube officielle pour Quantum AI. Explorez nos vidéos pratiques sur la programmation des ordinateurs quantiques, restez à jour avec les dernières percées scientifiques ou découvrez de nouveaux outils à utiliser pour votre prochain projet quantique. Abonnez-vous à notre chaîne, vous ne manquez donc pas les dernières mises à jour dans la communauté quantique!

• Théorie QC: ce canal a été créé pour enseigner l'informatique quantique pour l'éducation en ligne. Le matériel donné ici est pour les étudiants avancés de premier cycle et des premiers diplômés en informatique et en mathématiques. Visitez le site officiel du propriétaire de la chaîne: Ahmet Çevik

• QIP 2022: Le traitement de l'information quantique (QIP) est un domaine de recherche en développement rapide couvrant à la fois la physique et l'informatique. Comme son nom l'indique, le champ étend le traitement de l'information (y compris l'informatique et la cryptographie) aux régimes physiques où les effets quantiques deviennent significatifs. QIP est également le nom de la plus grande conférence annuelle sur le terrain, avec environ 1000 participants et 500 soumissions (en 2023). Consultez le site Web QIP

• QIP 2023: Regardez les vidéos de conférence de QIP 2023 ici

• QIP 2024: Regardez les vidéos de conférence de QIP 2024 ici

• Équations différentielles: s'appuyez sur les équations différentielles et les systèmes dynamiques. C'est l'un de mes sujets préférés en mathématiques. Et cela termine toutes les vidéos pour un ensemble de conférences de deux quart et 60 heures sur les mathématiques d'ingénierie!

• Probabilité et statistiques, Harvard: Statistiques 110 (probabilité) a été enseignée à l'Université de Harvard par Joe Blitzstein (professeur de pratique en statistique, Université Harvard) chaque année depuis 2006

Mit

Les cours offerts au MIT

• Computation quantique: un cours du professeur Peter Shor

Tu delft

Les cours effectués par l'équipe Tu Delft, également disponible sur EDX

• Quantum 101: Informatique quantique et quantum Internet: Le but de ce programme est de vous aider à accélérer avec les progrès actuels dans la transition vers une époque d'information quantique. Après un examen rapide de certains des concepts de base qui vous permettront de comprendre les principes de fonctionnement du calcul quantique et de l'Internet quantique, le programme commencera par une discussion approfondie sur certaines des différentes façons dont les qubits peuvent être construits.

• L'Internet quantique et les ordinateurs quantiques: comment changeront-ils le monde ?: Découvrez les ordinateurs quantiques et l'Internet quantique. Apprenez les principes et les promesses derrière ces développements et comment l'informatique quantique et les informations quantiques auront un impact

• Le matériel d'un ordinateur quantique: découvrez comment un ordinateur quantique pourrait être construit physiquement et comment il pourrait être contrôlé.

• Architecture, algorithmes et protocoles d'un ordinateur quantique et Internet quantique: Apprenez comment un ordinateur quantique peut être utilisé: vous passerez par les bases des algorithmes quantiques, la correction des erreurs quantiques, les micro-architectures, les compilateurs et les langages de programmation pour le calcul quantique et les protocoles pour l'Internet quantique.

• Fondamentaux des informations quantiques: les informations quantiques sont au cœur de l'informatique quantique: découvrez comment il est représenté mathématiquement via des circuits quantiques et comment manipuler l'enchevêtrement quantique avec ces circuits.

• Cryptographie quantique: découvrez comment la communication quantique offre une sécurité garantie par les lois de la nature.

Nptel

Le cours est mis à disposition librement par la plate-forme en ligne de NPTEL

-Introduction à l'informatique quantique: algorithmes quantiques et Qiskit, IBM et IITM: ce cours fournira une introduction au calcul quantique, en commençant par des concepts de base tels que la superposition et l'enchevêtrement, pour discuter du modèle de calcul quantique et des algorithmes quantiques de base qui démontrent la puissance de calcul avec des bits quantiques.

Individus

Cela contient des articles de blog par des particuliers

• Shtetl-Optimized: Le blog de Scott Aaronson. Si vous ne prenez rien d'autre de ce blog: les ordinateurs quantiques ne résoudront pas instantanément des problèmes difficiles en essayant simplement toutes les solutions en parallèle.

• Blogs de Zlatko Minev: Il est le responsable technique et le gestionnaire des groupes suivants chez IBM Quantum - Qiskit Leap (Quantum Computing Research) et Qiskit Metal (Quantum Hardware). Son expérience est en informatique quantique expérimentale et théorique, logiciel et physique fondamentale et appliquée.

• Correction d'erreur quantique par Zlatko Minev: Mitigation d'erreur quantique: conférences à l'école Boulder pour la matière et la physique des matières condensées

• Musity Thinks by Michal: Michal est un ingénieur logiciel quantique. Il s'intéresse à l'estimation des ressources, à l'optimisation, à la visualisation des données et au processus de recherche (entre autres). Il utilise ce blog comme une plate-forme pour écrire sur les sujets qu'il mérite d'être écrits :) En ce moment, il se concentre sur l'informatique quantique, mais vous pouvez vous attendre à des articles occasionnels sur d'autres sujets.

• Algorithmes quantiques: le but de ce livre est double: nous voulons d'abord combler l'écart entre le matériau d'introduction dans le calcul quantique et le matériel de recherche. Deuxièmement, vous devriez pouvoir utiliser ce livre comme ressource pour les algorithmes de pointe. Les lecteurs et les universitaires devraient trouver des déclarations de théorèmes (ainsi que leurs citations) et des temps d'exécution des meilleurs sous-programmes quantiques en littérature, prêts à être utilisés dans de nouveaux algorithmes ou applications quantiques.

• Notes de conférence de Peter Shor: Remarques de cours pour 8.370 / 18.435 Calcul quantique à partir de l'automne 2022

• Cours de calcul quantique par John Preskill: le PH / CS 219a est le premier terme d'un cours à trois termes sur le calcul quantique et la science de l'information quantique. Les sujets abordés en 219A comprennent les opérateurs de densité, les opérations quantiques, l'intrication quantique, les circuits quantiques et les algorithmes quantiques

• Calcul quantique par Umesh Vazirani: CS294-2: calcul quantique

• Notes de conférence de calcul quantique par Ronald de Wolfe: Il s'agit d'un ensemble de notes de conférence adaptées à un cours de maîtrise sur le calcul quantique et les informations du point de vue de l'informatique théorique. La première version a été écrite en 2011, avec de nombreuses extensions et améliorations au cours des années suivantes. Les 10 premiers chapitres couvrent le modèle de circuit et les principaux algorithmes quantiques (Deutsch-Jozsa, Simon, Shor, problème de sous-groupe caché, Grover, Walks Walks, Hamiltonian Simulation et HHL)

Github

• Apprenez CS: Path to Gratuit autodidacte en informatique!

Forums communautaires

S'engager avec la communauté informatique quantique peut améliorer votre expérience d'apprentissage. Voici quelques forums communautaires où vous pouvez poser des questions et vous connecter avec des experts:

• Échange de pile de calcul quantique: une plate-forme de questions et réponses dédiée à l'informatique quantique.

• Quantum Computing Reddit: un subreddit où vous pouvez trouver des discussions, des nouvelles et des ressources liées à l'informatique quantique.

Blogs et newsletters

Les blogs et les newsletters sont idéaux pour rester à jour avec les derniers développements de l'informatique quantique. Voici quelques ressources à suivre:

• Rapport informatique quantique: un site Web qui fournit des nouvelles, des analyses et des rapports sur l'informatique quantique.

• Quantum Zeitgeist: une newsletter qui résume les derniers événements dans le monde de l'informatique quantique.

N'hésitez pas à contribuer à ce référentiel en suggérant des ressources ou des améliorations supplémentaires à la liste existante. Bonne apprentissage!