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面向計算機科學(xué)家的量子計算

面向計算機科學(xué)家的量子計算

出版社：清華大學(xué)出版社出版時間：2024-05-01
開本： 其他 頁數(shù)： 300
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面向計算機科學(xué)家的量子計算 版權(quán)信息

面向計算機科學(xué)家的量子計算 本書特色

要想學(xué)好量子計算，首先要熟悉關(guān)于量子世界的一些基本事實。 在本介紹中，一些獨特的功能介紹了量子力學(xué)，以及它們影響我們即將講述的故事的方式

面向計算機科學(xué)家的量子計算 內(nèi)容簡介

量子計算是一個多學(xué)科領(lǐng)域。 本書致力于利用一些 量子力學(xué)奇妙的方面擴大我們的計算視野。通過介紹面向計算機科學(xué)領(lǐng)域的量子計算， 本書將帶領(lǐng)讀者瀏覽這個引人入勝的很好研究領(lǐng)域。本書以一種通俗易懂但又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞剑捎昧嗣總計算機科學(xué)的學(xué)者和學(xué)生都熟悉的方法和技術(shù)。讀者無需具有任何高等數(shù)學(xué)或物理背景。前四章介紹推薦的背景知識，包括復(fù)數(shù)，復(fù)向量空間，從經(jīng)典計算到量子計算的飛躍， 和基礎(chǔ)量子理論。在隨后的七章，作者分別從計算機科學(xué)的特定角度來描述量子計算的不同方面，比如：計算機體系結(jié)構(gòu)， 算法，編程語言，理論計算機科學(xué)，密碼學(xué)，信息理論和硬件。本書為計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生和研究人員提供循序漸進的示例，兩百多個練習(xí)和相應(yīng)的答案，以及應(yīng)用量子計算思想的編程練習(xí)。

面向計算機科學(xué)家的量子計算 目錄

第1章復(fù)數(shù)1
1.1基本定義1
1.2復(fù)數(shù)的代數(shù)3
1.3復(fù)數(shù)的幾何7 第2章復(fù)向量空間17
2.1 n作為主要示例17
2.2定義、屬性和示例20
2.3基和維度28
2.4內(nèi)積和希爾伯特空間34
2.5特征值和特征向量39
2.6厄米矩陣和酉矩陣40
2.7向量空間的張量積43 第3章從經(jīng)典計算到量子計算的飛躍48
3.1經(jīng)典確定性系統(tǒng)48
3.2概率系統(tǒng)51
3.3量子系統(tǒng)58
3.4裝配系統(tǒng)65 第4章基礎(chǔ)量子理論70
4.1量子態(tài)70
4.2可觀察量78
4.3測量86
4.4動力學(xué)88
4.5組裝量子系統(tǒng)90 第5章體系結(jié)構(gòu)95
5.1比特和量子比特95
5.2經(jīng)典的邏輯門100
5.3可逆門104
5.4量子門109第6章算法118
6.1Deutsch算法118
6.2DeutschJozsa算法125
6.3Simon的周期性算法131
6.4Grover的搜索算法138
6.5Shor的因子分解算法145 第7章編程語言157
7.1量子世界中的編程157
7.2量子匯編編程158
7.3面向更高層次的量子編程165
7.4量子計算機之前的量子計算170
〖1〗〖2〗面向計算機科學(xué)家的量子計算〖1〗目錄
第8章理論計算機科學(xué)171
8.1確定性和非確定性計算171
8.2概率計算176
8.3量子計算180 第9章密碼學(xué)188
9.1經(jīng)典密碼學(xué)188
9.2量子密鑰交換I: BB84協(xié)議192
9.3量子密鑰交換Ⅱ: B92協(xié)議197
9.4量子密鑰交換Ⅲ: EPR協(xié)議198
9.5量子隱形傳態(tài)200 第10章信息論205
10.1經(jīng)典信息和香農(nóng)熵205
10.2量子信息與馮·諾依曼熵207
10.3經(jīng)典和量子數(shù)據(jù)壓縮213
10.4糾錯碼218 第11章硬件221
11.1量子硬件: 目標(biāo)和挑戰(zhàn)221
11.2實現(xiàn)量子計算機Ⅰ: 離子阱225
11.3實現(xiàn)量子計算機Ⅱ: 線性光學(xué)227
11.4實現(xiàn)量子計算機Ⅲ: 核磁共振和超導(dǎo)體228
11.5量子產(chǎn)品的未來229附錄A量子計算的歷史參考書231
A.1閱讀科學(xué)文章231
A.2計算模型232
A.3量子門232
A.4量子算法和實現(xiàn)233
A.5量子密碼學(xué)234
A.6量子信息234
A.7更多里程碑？235 附錄B選擇的練習(xí)答案236 附錄C量子計算MATLAB實驗257
C.1玩轉(zhuǎn)MATLAB257
C.2復(fù)數(shù)和矩陣257
C.3量子計算260 附錄D及時了解量子新聞: 網(wǎng)絡(luò)上的和文獻中的量子計算263
D.1及時了解熱門新聞263
D.2與科學(xué)文獻保持同步264
D.3與時俱進的*佳方式265 附錄E選定的學(xué)生演講主題266
E.1復(fù)數(shù)267
E.1.1復(fù)數(shù)的歷史267
E.1.2復(fù)平面幾何267
E.1.3黎曼球體和莫比烏斯變換267
E.2復(fù)向量空間268
E.2.1計算機圖形學(xué)中的矩陣268
E.2.2向量空間的歷史268
E.3從經(jīng)典到量子的飛躍268
E.3.1惠更斯原理和波動力學(xué)268
E.3.2量子橡皮擦268
E.4基本量子理論269
E.4.1解釋量子理論269
E.4.2EPR悖論269
E.4.3貝爾定理269
E.4.4KochenSpecker 定理270
E.4.5薛定諤的貓270
E.5架構(gòu)270
E.5.1麥克斯韋妖、朗道爾原理和信息物理學(xué)270
E.5.2經(jīng)典可逆計算271
E.5.3更多量子門和通用量子門271
E.6算法271
E.6.1概率算法271
E.6.2隱藏子群問題271
E.6.3經(jīng)典因式分解算法272
E.6.4傅里葉變換272
E.7編程語言272
E.7.1SQRAM: 成熟的量子匯編器272
E.7.2QCL和Q: 比較272
E.7.3函數(shù)式量子編程: QML273
E.8理論計算機科學(xué)273
E.8.1素性測試273
E.8.2量子有限自動機273
E.8.3量子Oracle計算273
E.9密碼學(xué)274
E.9.1RSA274
E.9.2量子認(rèn)證274
E.10信息論274
E.10.1量子游戲274
E.10.2復(fù)合系統(tǒng)的量子熵274
E.10.3量子糾錯碼275
E.11硬件275
E.11.1退相干和經(jīng)典世界的出現(xiàn)275
E.11.2現(xiàn)有量子硬件方法的比較275
E.11.3量子密碼學(xué)的當(dāng)前實現(xiàn)275 參考文獻276
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面向計算機科學(xué)家的量子計算 作者簡介

何紅梅，教授，在英國索爾福德大學(xué)從事人工智能和機器智能的研究。她致力于人工智能及其在機器人和自主系統(tǒng)中的應(yīng)用，且探索人工智能的量子算法在機器人領(lǐng)域的仿真和應(yīng)用。電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）高級會員，IEEE英國和愛爾蘭機器人與自動化學(xué)會主席，以及IEEE計算智能協(xié)會的可信機器人及自主系統(tǒng)的人工智能和邊緣計算專題組主席。 朱振環(huán)，博士，獲得英國曼徹斯特大學(xué)博士學(xué)位。2019年創(chuàng)立了英國智能感知實驗室公司，致力于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能設(shè)備設(shè)計、能量收集和管理系統(tǒng)開發(fā)，并探索邊緣計算在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用以及量子計算在人工智能算法的應(yīng)用。

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