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  • [正版] 量子计算导论 谭晓青、宋婷婷、翁健 清华大学出版社 量子计算机-高等学校-教材
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    • 作者: 谭晓青、宋婷婷、翁健著
    • 出版社: 清华大学出版社
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    • 作者: 谭晓青、宋婷婷、翁健著
    • 出版社:清华大学出版社
    • 开本:16开
    • ISBN:9781045154221
    • 版权提供:清华大学出版社

     书名:  量子计算导论
     出版社:  清华大学出版社
     出版日期  2021
     ISBN号:  9787302571551

    本书在全面介绍量子计算与量子信息理论中用到的量子力学、线性代数、计算复杂性理论等背景知 

    识的基础上,着重介绍几个代表性的量子算法:Deutsch-Jozsa 算法、Simon 算法、BV 算法、Grover 算 

    法、量子傅里叶变换、HHL 算法等。同时,也介绍量子计算与量子信息实际应用所涉及的一些问题,包 

    括量子通信中的量子密钥分发与量子随机数,以及安全量子计算协议,并简单介绍几种未来量子计算机 

    可能的物理实现形式。 


    全书共分 3 篇:第 1 篇(第 1~4 章)为基础知识背景篇,着重介绍量子计算与量子信息理论所用到 

    的量子力学、线性代数、计算复杂性理论等背景知识;第 2 篇(第 5~8 章)为算法篇,着重介绍几个有 

    代表性的量子算法,说明算法步骤,并对各个算法进行简单的分析;第 3 篇(第 9~12 章)为应用篇, 

    介绍量子通信中的量子密钥分发与量子随机数、安全量子计算协议及几种未来量子计算机可能的物理实 

    现形式。每章后均附有参考文献与习题。 


    本书由浅入深,从基础理论到前沿,具有系统性、交叉性、前沿性等特点,适合作为高等院校电子、 

    通信、计算机、数学及信息类交叉学科专业高年级本科生、研究生的教材,同时也可供其他从事量子计 

    算研究的研究人员参考。

    谭晓青: 暨南大学信息科学技术学院教授,博士生导师。长期担任信息类本科课程的教学工作, 获得暨南大学第三届本科课程教学竞赛一等奖,取得暨南大学全英教学资格证,2009年被评为暨南大学优秀教师。

    1.由浅入深,从基础理论到研究热点问题,具有系统性、交叉性、前沿性等特点。

    2.全面介绍了相关背景知识,降低读者的学习门槛,即使没有相关知识基础的读者,也可以理解。

    3.内容丰富,着重介绍几个代表性的量子算法,也介绍了量子计算理论在实际应用中所涉及的一些问题。

    4.受众甚广,具有交叉学科特色,适合作为高等院校电子、通信、计算机、数学及信息类交叉学科专业高年级本科生、研究生的教材。


    目   录

    第1章  绪论 1   
    1.1   引言 1   
    1.2   量子信息处理
    1.3   量子算法简介
    1.4   量子计算机 6   
    参考文献
    第2章  量子力学引论
    2.1   线性代数
    2.1.1   向量 10 
    2.1.2   内积 11 
    2.1.3   线性算子与 Pauli 矩阵 12 
    2.1.4   伴随与 Hermite 算子 13 
    2.1.5   外积 16 
    2.1.6   张量积 17 
    2.1.7   对易式和反对易式 18 
    2.2   量子力学理论框架 19 
    2.2.1   量子力学基本假设 20 
    2.2.2   量子力学基本原理 22 
    2.3   量子比特 24 
    2.3.1   量子比特的数学表示 24 
    2.3.2   量子比特的 Bloch 球面表示 .25 
    2.3.3   密度矩阵 26 
    2.4   量子测量 26 
    2.4.1   一般测量 27 
    2.4.2   投影测量 27 
    2.4.3   POVM 28 
    2.4.4   相位 29 
    2.5   量子纠缠 29
    2.5.1   纠缠态与可分离态 30 
    2.5.2   纠缠交换 30 
    2.5.3   Bell 不等式 31 
    习题 33 
    参考文献 34 
    第3章  计算复杂性 36 
    3.1   计算模型 37 
    3.1.1   图灵机 38 
    3.1.2   线路模型 41 
    3.2   计算复杂性类 43 
    3.2.1   P 类和 NP 类 44 
    3.2.2   其他复杂性类 48 
    3.3   计算科学的发展与展望 51 
    习题 53 
    参考文献 54 
    第4章  量子计算模型 55 
    4.1   量子线路模型 55 
    4.1.1   单量子比特门 55 
    4.1.2   旋转算子的 Clifford 性质 59 
    4.1.3   具体的旋转算子分解形式 59 
    4.1.4   多量子比特门 60 
    4.1.5   通用量子门 62 
    4.2   其他量子计算模型 67 
    4.2.1   量子隐形传态 67 
    4.2.2   单向量子计算模型 70 
    习题 75 
    参考文献 76 
    第5章  基本的量子算法 78 
    5.1   Deutsch-Jozsa 算法 78 
    5.1.1   量子并行性 78 
    5.1.2   Deutsch 算法简介 80 
    5.1.3   Deutsch-Jozsa 算法简介 82 
    5.2   Simon 算法 84 
    5.3   Bernstein-Vazirani 算法 85 
    5.4   QAOA 算法 86
    习题 91 
    参考文献 91 
    第6章  量子搜索算法 92 
    6.1   Grover 量子搜索算法 92 
    6.1.1   Grover 算法的基本思想 92 
    6.1.2   算法的性能分析 94 
    6.1.3   算法的程序实现 96 
    6.2   量子搜索算法的最优性 98 
    6.3   Grover 量子搜索算法的改进 101 
    6.3.1   基于 =2 相位旋转的改进算法 101 
    6.3.2   基于局部扩散算子的量子搜索算法 103 
    6.4   Grover 量子搜索算法的应用 107 
    6.4.1   非结构化数据库搜索 108 
    6.4.2   NP 完全问题上的应用 109 
    6.4.3   其他相关应用 110 
    6.5   量子随机行走 111 
    6.5.1   经典随机行走 111 
    6.5.2   量子随机行走简介 112 
    6.5.3   量子随机行走搜索算法 116 
    习题 117 
    参考文献 117 
    第7章  量子傅里叶变换及其应用 119 
    7.1   量子傅里叶变换 121 
    7.1.1   经典傅里叶变换 121 
    7.1.2   量子傅里叶变换原理 122 
    7.1.3   量子傅里叶变换线路 123 
    7.1.4   量子傅里叶变换实例 126 
    7.2   相位估计 127 
    7.2.1   算法过程 128 
    7.2.2   算法分析 129 
    7.3   因子分解 131 
    7.3.1   Shor 算法 132 
    7.3.2   Shor 算法实例 134 
    7.3.3   Shor 算法分析 135 
    7.4   离散对数问题 135
    7.5   隐含子群问题 137 
    7.5.1   循环群的 HSP 138 
    7.5.2   Abel 群的 HSP 139 
    习题 140 
    参考文献 140 
    第8章  量子机器学习 142 
    8.1   量子计算与人工智能 142 
    8.2   机器学习 143 
    8.2.1   机器学习的发展与分类 143 
    8.2.2   机器学习的实现 144 
    8.2.3   机器学习中的算法 145 
    8.3   量子机器学习概述 146 
    8.3.1   HHL 算法 147 
    8.3.2   量子奇异值分解算法 149 
    8.3.3   量子主成分分析算法 154 
    8.3.4   量子支持向量机算法 159 
    8.3.5   量子神经网络 162 
    习题 164 
    参考文献 165 
    第9章  量子噪声和容错 166 
    9.1   量子噪声 166 
    9.1.1   三量子比特的比特翻转码 167 
    9.1.2   三量子比特的相位翻转码 169 
    9.1.3   Shor 码 170 
    9.2   量子纠错码理论 171 
    9.2.1   量子纠错编码的基本方法 172 
    9.2.2   CSS 量子纠错码 175 
    9.2.3   稳定子量子纠错码 182 
    9.2.4   Toric 码 188 
    9.3   容错量子计算 189 
    9.3.1   容错操作 190 
    9.3.2   7-位CSS 码的指错子测量 191 
    9.3.3   容错量子门操作 193 
    9.3.4   CSS 类稳定子码的容错计算 193 
    9.4   量子计算容错阈限定理 197
    习题 199 
    参考文献 200 
    第10章  量子密码学 202 
    10.1   量子密钥分配 202 
    10.1.1   BB84 类协议 203 
    10.1.2   实际 QKD 系统安全性分析 204 
    10.1.3   产业化现状 208 
    10.2   量子随机数发生器 209 
    10.2.1   量子随机数发生器分类 209 
    10.2.2   随机数的后处理 213 
    10.2.3   产业化现状 214 
    参考文献 215 
    第11章  安全量子计算 217 
    11.1   安全辅助量子计算协议 218 
    11.2   协议改进 219 
    11.3   安全量子计算发展趋势 222 
    习题 222 
    参考文献 223 

    第12章  量子计算机的物理实现 224 
    12.1   离子阱量子计算机 225 
    12.1.1   离子阱 225 
    12.1.2   离子作为量子信息的载体 227 
    12.1.3   激光冷却与状态初始化 227 
    12.1.4   单量子比特门 228 
    12.1.5   离子量子比特的状态检测 229 
    12.1.6   双量子比特门 229 
    12.1.7   退相干 230 
    12.2   超导量子计算机 231 
    12.3   核磁共振量子计算机 232 
    习题 233 
    参考文献 234



     

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