面向計算機科學(xué)家的量子計算

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(xiàn)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(xiàn)保持同步264
D.3與時俱進的最佳方式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(xiàn)276