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量子程序設計基礎 版權信息
- ISBN：9787302604853
- 條形碼：9787302604853 ; 978-7-302-60485-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
量子程序設計基礎 本書特色
1.適應新工科人才培養的新需求，填補相關空白。 當前各國均在國家戰略層面大力投入人才資金在爭取量子霸權的制高點。目前量子領域的教材主要集中在量子物理、量子力學和量子信息角度來講述，雖然這些領域的量子編程思想和目的不一樣，但卻具有很多共性的思想和理論。本書將從量子程序設計理論和方法的角度來闡述量子編程的原理和方法。目前市場上沒有同類的教材。 2.闡述量子計算機體系架構背后的共性工作原理，重點解決量子程序為什么為何這么編、為何要這么測量等問題，降低量子程序編程入門門檻。 目前為數不多的若干教材在介紹量子算法設計，有二三本講講述特定平臺上特定量子語言的編程技術。這些書均要求讀者對量子技術、對應平臺和語言有較深入的了解，入門門檻高。本書目的是幫助讀者深入理解量子程序設計的編程框架和工作原理，降低入門門檻。 3.本書旨在通過量子程序設計和編程思想的教學，建立新的量子技術新思維。 當前量子計算機只有少數科研機構才有，但量子模擬器上可以讓更廣泛的學生來運行量子程序。量子科學當前是一門新興的交叉學科，當前越來越多的人員從事量子計算、量子通訊、量子物理等相關專業的學習和研究，量子編程是大家都需面對的問題。
量子程序設計基礎 內容簡介
本書系統介紹量子線路和量子程序設計的基礎知識及原理方法，精選的內容與編程實例旨在幫助學生培養量子程序設計、調試和分析等方面的基本能力，從而為將來的學習、研究和應用奠定基礎。 全書既注重原理，又注重實踐，學生通過編程訓練和實踐能更準確地理解量子計算的基本概念和基礎理論。本書概念講解清楚，邏輯性強，通俗易懂，并配有大量圖表、例題和習題，是初學量子計算和量子程序設計的理想教材，可作為高等學校相關專業本科生和研究生的教材，也可供廣大從事量子信息科學研究的科技人員和學習量子程序設計的自學者參考。
量子程序設計基礎 目錄
目錄
第1章概論1
1.1量子和量子力學1
1.1.1量子的概念1
1.1.2量子力學的產生3
1.2量子比特4
1.2.1經典比特到量子比特4
1.2.2量子比特的重要概念7
1.2.3量子比特物理實現方式11
1.2.4經典比特與量子比特的區別14
1.3量子計算14
1.3.1經典計算到量子計算14
1.3.2經典計算和量子計算的區別15
1.3.3量子計算簡史17
1.4量子程序與量子編程19
1.5典型量子程序開發平臺20
小結21
習題21
第2章量子比特與布洛赫球表示23
2.1量子比特的數學描述23
2.2量子比特幾何圖像24
2.3量子比特的布洛赫球表示26
2.3.1復平面單位圓26
2.3.2量子態的原始極坐標表示26
2.3.3全局相位不變性27
2.3.4歸一化約束27
2.3.5半角處理28
2.4布洛赫球的性質28
2.5量子測量31
2.5.1投影測量31
2.5.2正交基與量子態測量32
2.5.3計算基下測量的完備性34
2.6純態、混態及其密度矩陣37
2.7量子門與量子態變遷39
2.7.1酉變換與酉算符39
2.7.2單量子比特的狀態演化可視化40
小結42
習題43
〖3〗量子程序設計基礎目錄〖3〗第3章單量子比特門44
3.1單量子比特門OpenQASM語句44
3.2Pauli門45
3.2.1PauliX門45
3.2.2PauliY門46
3.2.3PauliZ門47
3.3Hadamard門47
3.4相位門49
3.4.1S門49
3.4.2T門50
3.4.3S門51
3.4.4T門51
3.4.5P門52
3.5旋轉門52
3.5.1RX門53
3.5.2RY門54
3.5.3RZ門55
3.6任意軸旋轉門Rn^(θ)57
小結57
習題58
第4章多量子比特門59
4.1多量子比特門OpenQASM語句59
4.2張量積60
4.2.1張量積的定義和性質60
4.2.2線性算子的張量積61
4.3多量子比特狀態空間表示63
4.4受控非門64
4.5互換門68
4.6Toffoli門69
4.7Fredkin門70
4.8量子態演化71
小結76
習題76
第5章基于量子匯編指令的量子線路設計78
5.1量子匯編指令語言OpenQASM78
5.1.1OpenQASM語言基本語句78
5.1.2OpenQASM量子線路編程實例80
5.1.3圖形化量子線路開發工具Quantum Composer81
5.2OpenQASM量子線路設計與調試82
5.2.1Bell態觀測實驗82
5.2.2OpenQASM自定義門的構建83
5.2.3量子線路圖的輸入與編輯84
5.2.4量子線路的單步調試85
5.2.5結果實時可視化與分析86
5.2.6模擬器運行89
5.2.7遠程實體機運行90
5.3量子邏輯門92
5.3.1經典可逆AND門和量子AND門92
5.3.2經典可逆OR門和量子OR門94
5.3.3量子AND和量子OR的位擴展96
5.4量子加法器99
5.4.1經典單比特加法器99
5.4.2量子全加器模型100
5.4.34位量子全加器的實現102
5.5量子相位反沖108
小結111
習題111
第6章基于Python的量子程序設計113
6.1IBM量子程序開發套件113
6.1.1Qiskit總體架構113
6.1.2Qiskit的安裝114
6.2Qiskit量子程序代碼框架115
6.2.1量子線路的創建與繪制118
6.2.2編譯量子線路119
6.2.3量子線路在后端運行119
6.2.4結果可視化與分析119
6.3模擬器運行120
6.3.1Qasm Simulator120
6.3.2Statevector Simulator121
6.3.3Unitary Simulator123
6.4實體機運行125
6.5量子態可視化127
6.5.1單量子比特布洛赫球表示可視化127
6.5.2多量子比特布洛赫球表示可視化128
6.6量子比特初態制備130
6.6.1單量子比特初態制備130
6.6.2多量子比特初態制備131
6.7量子比特態測量實驗133
6.7.1量子比特態測量原理133
6.7.2量子比特態測量實驗與實現136
小結139
習題139
第7章量子算法原理與實現141
7.1DeutschJozsa算法141
7.1.1算法描述141
7.1.2量子線路142
7.1.3編程實現145
7.1.4結果分析149
7.2Grover算法150
7.2.1算法描述150
7.2.2量子線路152
7.2.3編程實現155
7.2.4結果分析158
7.3量子傅里葉變換159
7.3.1原理描述159
7.3.2量子線路162
7.3.3編程實現166
7.3.4結果分析170
7.4量子相位估計171
7.4.1原理描述171
7.4.2量子線路172
7.4.3編程實現175
7.4.4結果分析178
7.5Shor算法179
7.5.1算法描述179
7.5.2量子線路182
7.5.3編程實現184
7.5.4結果分析189
7.6HHL算法190
7.6.1算法描述190
7.6.2量子線路191
7.6.3編程實現194
7.6.4結果分析195
小結196
習題196
參考文獻198
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