Les algorithmes de base de l'informatique quantique - Tome 2: Apprendre à calculer sur des ordinateurs quantiques avec Python - Softcover
Inhaltsangabe
Les années 1970 ont abouti à l'informatique telle que nous la connaissons actuellement. Nos ordinateurs actuels sont le fruit d'une lente évolution qui a permis de passer d'ordinateurs volumineux à lampes à des ordinateurs de bureau basé sur des puces électroniques. En 40 ans la programmation de ces machines est passée de l'assembleur à des langages évolués tels que le Java, le C ou le C++ et ceci dans des environnements graphiques de programmation permettant le débogage ligne à ligne. La puissance de calcul de ces machines "classiques" dépend de plusieurs éléments dont le processeur ou la mémoire. Toutefois l'augmentation des puissances de calcul se heurte maintenant à des limites physiques (Loi de Moore entre autres). Ce que ordinateurs quantiques promettent, c'est de définir une nouvelle augmentation des puissances de calcul à l'aide de machines basées sur un nouveau paradigme totalement différent de celui actuellement utilisé dans nos ordinateurs de bureau. Pour comprendre l'informatique quantique il faut avoir des connaissances de bases en mathématiques et quelques notions de physiques. Dans la majorité des supports de cours, ces rappels font l'objet de chapitres distincts et très souvent difficiles d'accès qui peuvent décourager le lecteur. Le parti pris dans ce nouveau livre est différent car il privilégie une démarche avant tout pragmatique : · il a comme ambition de présenter les bases théoriques indispensables et seulement celles-là. Ces bases sont rappelées au fur et à mesure de leur pertinence, ce qui évite la lecture d'un chapitre mathématique difficile d'accès ; · il aborde les deux grands types de méthodes qui sont les méthodes exactes de type Grover et les méthodes itératives apparentées à des recuits simulés ; · il constitue un guide permettant aux ingénieurs, chercheurs, étudiants pour découvrir la programmation des ordinateurs quantiques ; · il est construit autour d'exemples classiques dans la communauté "optimisation", dont le problème SAT par exemple ou encore le problème de TSP (problème de voyageur de commerce en Français). Le code source de cet ouvrage est téléchargeable en ligne.
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Über die Autorin bzw. den Autor
Philippe Lacomme est enseignant-chercheur, responsable d'une filière à l'Institut Supérieur d'Informatique, de Modélisation et de leurs Applications (ISIMA). Il est co-auteur de plusieurs ouvrages.
Von der hinteren Coverseite
L’informatique quantique promet de résoudre plus vite des problèmes en les modélisant différemment. Le physicien américain Richard Feynman a posé les bases du calcul quantique il y a plusieurs décennies, et des travaux algorithmiques ont été publiés dans les années 90 par plusieurs chercheurs. Ils sont essentiellement connus grâce à deux algorithmes : Grover et Shor.
Ces deux algorithmes font partie de ceux à connaître lorsque l’on souhaite approfondir ses connaissances en quantique. Mais leur compréhension nécessite de s’approprier les notions indispensables en calculs tensoriels et en manipulation de portes quantiques. La moitié de ce livre leur est consacrée avec comme objectif principal de permettre au lecteur de s’approprier les notions essentielles. En tout, ce sont quatre algorithmes issus des années 90 qui sont décrits et testés, et l’ouvrage démontre également que les expérimentations numériques sont en cohérence avec la théorie.
Les auteurs vont plus loin en mettant l’accent sur les fondements physiques et mathématiques de ces algorithmes et en introduisant les métaheuristiques quantiques, plus récentes. Ces dernières permettent de parcourir efficacement un espace des solutions et complètent ce qui se fait couramment en optimisation avec des méthodes telles que le recuit simulé, les algorithmes génétiques ou le GRASP.
Cet ouvrage se veut pragmatique, les éléments théoriques indispensables y sont introduits au fur et à mesure, et les auteurs proposent des solutions à des problèmes de référence en optimisation. Chacun d’eux est accompagné d’une implémentation informatique.
Le tome 1, Introduction à l’informatique quantique, des mêmes auteurs, paru aux Éditions Eyrolles, présente notamment les portes et détaille leur utilisation avec des calculs réalisés le plus souvent sous forme matricielle.
À qui s’adresse cet ouvrage ?
• Aux élèves d’écoles d’ingénieurs en informatique dont le cursus comprend une partie optimisation et qui souhaitent découvrir le monde du quantique.
• Aux ingénieurs des centres R&D qui souhaitent se former sur une nouvelle voie de recherche pour la résolution de problèmes difficiles.
• Aux enseignants qui souhaitent ouvrir de nouveaux cours et TP dans leurs écoles ou formations universitaires.
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Les algorithmes de base de l'informatique quantique - Tome 2: Apprendre à calculer sur des ordinateurs quantiques avec Python
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