The foundations of quantum computing and their relation to software engineering

Принципы квантовой механики – суперпозиция, запутанность, измерение и декогерентность – формируют основу квантовых вычислений. Кубиты, которые являются абстрактными объектами, представляемые математическими выражениями, моделирующими законы квантовой физики, являются фундаментальными строительными блоками вычислений. Программное обеспечение является, наряду с квантовым оборудованием, ключевым компонентом квантовых вычислений. Программы строятся на основе алгоритмов, которые реализуются с помощью логических вентилей и квантовых схем. Эти качества делают квантовые вычисления парадигмой, которую трудно понять тем, кто не имеет специального физического образования. Для этой новой парадигмы очень важно выработать концептуальные основы, главные принципы. В статье представлен таксономический взгляд на фундаментальные концепции квантовых вычислений и другие концепции, которые объединяют возникающую дисциплину квантовой программной инженерии. Основной целью систематического обзора является выявление основных идей, лежащих в основе квантовых вычислений и квантового программного обеспечения, в рамках сделанного обзора мы провели квазисистематическое картирование. Результаты могут служить отправной точкой для учителей информатики и студентов при изучении этой предметной области.