فلش‌کارت‌های آموزشی کار با کتابخانه‌های کوانتومی (Qiskit, Cirq)

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره کار با کتابخانه‌های کوانتومی (Qiskit, Cirq)

موضوع کلی: برنامه نویسی

موضوع میانی: محاسبات سطح بالا (High-Performance Computing)

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر محاسبات کوانتومی
• 2. محاسبات کلاسیک در مقابل محاسبات کوانتومی
• 3. نقش محاسبات سطح بالا (HPC) در شبیه‌سازی کوانتومی
• 4. جبر خطی ضروری: بردارها و فضاهای برداری
• 5. جبر خطی ضروری: ماتریس‌ها و عملگرها
• 6. اعداد مختلط و نقش آن‌ها در مکانیک کوانتومی
• 7. نمادگذاری دیراک: فرمالیسم Bra-Ket
• 8. کیوبیت: یک سیستم کوانتومی دو سطحی
• 9. نمایش کیوبیت روی کره بلوخ
• 10. مفهوم برهم‌نهی کوانتومی (Superposition)
• 11. مفهوم درهم‌تنیدگی کوانتومی (Entanglement)
• 12. اندازه‌گیری کوانتومی و فروپاشی حالت
• 13. راه‌اندازی محیط پایتون: Anaconda و Jupyter
• 14. نصب Qiskit و تأیید صحت نصب
• 15. نصب Cirq و تأیید صحت نصب
• 16. مروری بر اکوسیستم Qiskit: Terra, Aer, Ignis, Aqua
• 17. مروری بر فریمورک Cirq و فلسفه آن
• 18. ساخت اولین مدار کوانتومی در Qiskit
• 19. ساخت اولین مدار کوانتومی در Cirq
• 20. گیت‌های تک-کیوبیتی: گیت‌های پائولی (X, Y, Z)
• 21. گیت هادامارد (Hadamard): دروازه ورود به برهم‌نهی
• 22. گیت‌های فاز: S، T و معکوس آن‌ها
• 23. گیت‌های چرخشی عمومی تک-کیوبیتی: U, Rx, Ry, Rz
• 24. تجسم عملیات گیت‌ها روی کره بلوخ
• 25. سیستم‌های چند-کیوبیتی و ضرب تانسوری
• 26. گیت CNOT (Controlled-NOT)
• 27. ایجاد حالت بل (درهم‌تنیدگی) در Qiskit
• 28. ایجاد حالت بل (درهم‌تنیدگی) در Cirq
• 29. سایر گیت‌های کنترلی: CZ, CY
• 30. گیت SWAP
• 31. گیت توفولی (CCNOT)
• 32. مجموعه‌های جهانی گیت‌های کوانتومی (Universal Gates)
• 33. آشنایی با شبیه‌سازها و بک‌اندها (Backends)
• 34. شبیه‌ساز Statevector در Qiskit Aer
• 35. شبیه‌ساز QASM برای اندازه‌گیری در Qiskit Aer
• 36. شبیه‌ساز Unitary در Qiskit Aer
• 37. اجرای یک جاب (Job) و بازیابی نتایج در Qiskit
• 38. شبیه‌سازها در Cirq: آشنایی با `cirq.Simulator`
• 39. اجرای یک ران (Run) و بازیابی نتایج در Cirq
• 40. تجسم نتایج: هیستوگرام شمارش اندازه‌گیری‌ها
• 41. ترسیم کره بلوخ و Q-sphere
• 42. عمق و عرض مدار (Circuit Depth and Width)
• 43. قضیه عدم شبیه‌سازی (No-Cloning Theorem)
• 44. پروتکل دورنوردی کوانتومی (Quantum Teleportation)
• 45. پیاده‌سازی دورنوردی کوانتومی در Qiskit
• 46. پروتکل کدگذاری فوق متراکم (Superdense Coding)
• 47. الگوریتم دویچ (Deutsch's Algorithm)
• 48. پیاده‌سازی الگوریتم دویچ در Cirq
• 49. الگوریتم دویچ-جوزا (Deutsch-Jozsa Algorithm)
• 50. پیاده‌سازی الگوریتم دویچ-جوزا در Qiskit
• 51. الگوریتم برنشتاین-وزیرانی (Bernstein-Vazirani Algorithm)
• 52. پیاده‌سازی الگوریتم برنشتاین-وزیرانی در Cirq
• 53. مروری بر الگوریتم سایمون (Simon's Algorithm)
• 54. تبدیل فوریه کوانتومی (Quantum Fourier Transform - QFT)
• 55. ساخت مدار QFT در Qiskit
• 56. الگوریتم تخمین فاز کوانتومی (Quantum Phase Estimation)
• 57. الگوریتم جستجوی گروور: اوراکل (Oracle)
• 58. الگوریتم جستجوی گروور: تقویت دامنه (Amplitude Amplification)
• 59. پیاده‌سازی جستجوی گروور برای سیستم ۲-کیوبیتی در Qiskit
• 60. پیاده‌سازی جستجوی گروور برای سیستم ۳-کیوبیتی در Cirq
• 61. الگوریتم شور (Shor's Algorithm): یک نمای کلی
• 62. مقدمه‌ای بر نویز کوانتومی و واهمدوسی (Decoherence)
• 63. کانال‌های نویز رایج: Bit-Flip, Phase-Flip, Depolarizing
• 64. مشخصه‌یابی دستگاه‌های کوانتومی: زمان‌های T1 و T2
• 65. شبیه‌سازی مدارهای نویزی با Qiskit Aer
• 66. ساخت یک مدل نویز سفارشی در Qiskit
• 67. شبیه‌سازی مدارهای نویزی در Cirq
• 68. مقدمه‌ای بر تصحیح خطای کوانتومی (Quantum Error Correction)
• 69. کد تکرار ۳-کیوبیتی (3-Qubit Repetition Code)
• 70. تکنیک‌های کاهش خطا در مقابل تصحیح خطا
• 71. کاهش خطای خوانش (Readout Error Mitigation) در Qiskit
• 72. مباحث پیشرفته Qiskit: بررسی عمیق `QuantumCircuit`
• 73. مباحث پیشرفته Qiskit: کار با کلاس‌های `Operator` و `Statevector`
• 74. ترنسپایل کردن مدار در Qiskit: سطوح بهینه‌سازی
• 75. تجسم مدارهای ترنسپایل شده
• 76. Qiskit Pulse: برنامه‌نویسی در سطح پالس‌های مایکروویو
• 77. مقدمه‌ای بر Qiskit Algorithms (VQE, QAOA)
• 78. مقدمه‌ای بر Qiskit Nature برای مسائل شیمی
• 79. مقدمه‌ای بر Qiskit Machine Learning
• 80. اتصال به سخت‌افزار کوانتومی واقعی از طریق IBM Quantum
• 81. درک `Moments` و ساختار مدار در Cirq
• 82. مدارهای پارامتری و `Symbols` در Cirq
• 83. استفاده از `Sweeps` و `Resolvers` برای اسکن پارامترها در Cirq
• 84. آبجکت‌های Device و توپولوژی در Cirq
• 85. بهینه‌سازی مدار و ترنسفورمرها در Cirq
• 86. مقدمه‌ای بر TensorFlow Quantum (TFQ)
• 87. ساخت یک شبکه عصبی کوانتومی با TFQ
• 88. مقدمه‌ای بر OpenFermion برای شبیه‌سازی‌های فرمیونی
• 89. استفاده از OpenFermion با Cirq
• 90. اتصال به سرویس محاسبات کوانتومی گوگل
• 91. الگوریتم حلگر ویژه کوانتومی متغیر (VQE)
• 92. پیاده‌سازی یک VQE ساده در Qiskit
• 93. الگوریتم بهینه‌سازی تقریبی کوانتومی (QAOA)
• 94. پیاده‌سازی یک QAOA ساده در Cirq
• 95. معماری‌های محاسباتی ترکیبی کوانتومی-کلاسیک
• 96. چالش‌های مقیاس‌بندی شبیه‌سازی‌های کوانتومی روی HPC کلاسیک
• 97. استفاده از MPI برای شبیه‌سازی توزیع‌شده بردار حالت
• 98. شتاب‌دهی GPU برای شبیه‌سازی مدار کوانتومی با cuQuantum
• 99. مبحث پیشرفته: شبیه‌سازی‌های شبکه تانسوری (Tensor Network)
• 100. آینده محاسبات کوانتومی و ادغام آن با HPC