123,123

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　量子計(jì)算是基于量子力學(xué)原理調(diào)控量子比特進(jìn)行信息處理的計(jì)算模式，是國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)關(guān)注的交叉研究領(lǐng)域。本書介紹量子計(jì)算理論中最為重要的基礎(chǔ)知識(shí)和研究?jī)?nèi)容，并適當(dāng)介紹密切相關(guān)的**研究進(jìn)展。全書共8 章，第1 章簡(jiǎn)要介紹量子計(jì)算的發(fā)展歷史、背景及現(xiàn)狀，并指出量子計(jì)算的優(yōu)勢(shì)及潛在應(yīng)用：第2 章描述與量子計(jì)算密切相關(guān)的基本概念，并指出經(jīng)典計(jì)算是量子計(jì)算的特殊情形；第3 章概述與量子計(jì)算密切相關(guān)的線性代數(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，特別是系統(tǒng)地歸納了算子（矩陣）分解的相關(guān) 定理和超算子等內(nèi)容；第4 章陳述基本的量子密碼和通信協(xié)議；第5 章闡述基本的量子計(jì)算模型，包括量子有限自動(dòng)機(jī)、量子圖靈機(jī)與量子電路等；第6 章介紹量子計(jì)算的核心內(nèi)容——重要的量子算法，主要包括Deutsch 算法、Deutsch-Jozsa 算法、Simon 算法、Shor 算法與Grover 算法，以及HHL 算法、 VQE 算法和QAOA 算法，同時(shí)還介紹隱子群算法，總結(jié)設(shè)計(jì)量子算法的基本工具，即量子相位估計(jì) 方法與量子振幅擴(kuò)大方法；第7 章介紹量子計(jì)算復(fù)雜性的基本知識(shí)與方法；第8 章介紹量子糾錯(cuò)碼的基本概念和方法，并闡述它們的糾錯(cuò)原理。本書是一本關(guān)于量子計(jì)算基礎(chǔ)理論的書籍，非常適合作為面向計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)教材，供高等學(xué)校理工科大學(xué)本科生及研究生使用，同時(shí)，對(duì)有志于量子計(jì)算研究的學(xué)者也有很好的參考和引導(dǎo)作用。

作者簡(jiǎn)介

暫缺《量子計(jì)算理論基礎(chǔ)》作者簡(jiǎn)介

圖書目錄

第1章量子計(jì)算的發(fā)展歷史與潛在應(yīng)用 1
1.1 量子計(jì)算的發(fā)展歷史 1
1.2 量子計(jì)算的潛在應(yīng)用 5
1.3 量子計(jì)算的硬件發(fā)展 6
1.4 小結(jié) 7
參考文獻(xiàn) 7
第2章量子計(jì)算基本概念 10
2.1 量子比特 10
2.2 經(jīng)典的邏輯運(yùn)算門和電路 13
2.3 基本量子門與電路 17
2.4 小結(jié) 21
參考文獻(xiàn) 21
第3章線性代數(shù)基礎(chǔ) 22
3.1 線性無(wú)關(guān)與基 . 22
3.2 線性算子與矩陣 22
3.3 Pauli 矩陣 23
3.4 Cauchy-Schwarz 不等式 23
3.5 特征值與特征向量 24
3.6 伴隨算子和Hermitian 算子 25
3.7 算子函數(shù) 25
3.8 算子分解定理 . 26
3.9 量子力學(xué)假設(shè) . 31
3.10 密度算子 32
3.11 偏跡 . 35
3.12 超算子 37
3.13 小結(jié) . 41
參考文獻(xiàn) 42
第4章基本的量子通信協(xié)議 43
4.1 BB84 協(xié)議 43
4.2 B92 協(xié)議 47
4.3 E91 協(xié)議 48
4.4 超密編碼 50
4.5 量子隱形傳態(tài) . 51
4.6 小結(jié) 52
參考文獻(xiàn) 53
第5章量子計(jì)算模型 55
5.1 單向量子有限自動(dòng)機(jī)（1QFA） 55
5.1.1 單次測(cè)量的1QFA . 55
5.1.2 多次測(cè)量的1QFA . 63
5.1.3 帶經(jīng)典狀態(tài)的1QFA . 69
5.1.4 其他幾類重要的1QFA . 71
5.2 雙向量子有限自動(dòng)機(jī)（2QFA） 76
5.3 帶量子與經(jīng)典狀態(tài)的雙向有限自動(dòng)機(jī) 81
5.4 量子下推自動(dòng)機(jī) 91
5.5 量子文法 94
5.5.1 上下文無(wú)關(guān)文法與正則文法 94
5.5.2 量子正則文法 95
5.5.3 *量子上下文無(wú)關(guān)文法 97
5.6 量子圖靈機(jī)（QTM） 99
5.7 量子電路 103
5.7.1 量子門 103
5.7.2 多項(xiàng)式時(shí)間模擬QTM 105
5.8 小結(jié) . 112
參考文獻(xiàn) 113
第6章量子算法 116
6.1 概率算法與量子算法的基本關(guān)系 116
6.2 量子查詢模型 119
6.3 查詢復(fù)雜度與多項(xiàng)式度的關(guān)系 120
6.4 Deutsch 算法 123
6.5 Deutsch-Jozsa 算法 126
6.6 Simon 算法 129
6.7 量子傅里葉變換 138
6.8 量子相位估計(jì) 142
6.9 *量子相位估計(jì)的詳細(xì)概率分析 147
6.10 Shor 因數(shù)分解算法 155
6.11 Shor 離散對(duì)數(shù)算法 162
6.12 隱子群算法 . 166
6.13 Grover 算法 172
6.14 量子振幅擴(kuò)大 176
6.15 *量子振幅估計(jì) 179
6.16 *HHL 算法 . 188
6.17 *變分量子特征值求解算法 194
6.18 *量子近似優(yōu)化算法 199
6.19 小結(jié) 201
參考文獻(xiàn) 201
第7章量子計(jì)算復(fù)雜性 204
7.1 重訪量子查詢模型 207
7.2 量子狀態(tài)區(qū)分 208
7.3 搜索問(wèn)題下界 210
7.4 多項(xiàng)式法 216
7.5 敵對(duì)法 224
7.6 小結(jié) . 233
參考文獻(xiàn) 233
第8章量子糾錯(cuò) 235
8.1 經(jīng)典比特翻轉(zhuǎn)糾錯(cuò) 235
8.2 量子比特翻轉(zhuǎn)糾錯(cuò) 236
8.3 量子相位翻轉(zhuǎn)糾錯(cuò) 239
8.4 Shor 碼 241
8.5 線性碼 245
8.6 CSS 碼 254
8.7 *穩(wěn)定子碼 258
8.8 *二元量子MDS 碼 261
8.9 小結(jié) . 271
參考文獻(xiàn) 271