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量子計算理論基礎 版權信息
- ISBN：9787302632535
- 條形碼：9787302632535 ; 978-7-302-63253-5
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
量子計算理論基礎 本書特色
1. 是作者在中山大學20余年來開設的量子計算課程講稿整理而成，并加入了一些重要的研究成果，適合理工類本科生和研究生使用。
2. 主要闡述量子計算模型、量子算法、量子計算復雜性、及量子糾錯問題，這些是量子計算理論的核心內容。
3. 是國內從模型與算法的角度系統且深入概述量子計算基礎理論的教材，也是國內對重要的量子算法進行詳細和全面梳理的書籍。
4. 通過通俗易懂的語言和簡潔明了的數學公式，讓讀者更易于掌握書中的知識。
量子計算理論基礎 內容簡介
量子計算是基于量子力學原理調控量子比特進行信息處理的計算模式，是國內外重點關注的交叉 研究領域。本書介紹量子計算理論中*為重要的基礎知識和研究內容，并適當介紹密切相關的**研 究進展。全書共8 章，第1 章簡要介紹量子計算的發展歷史、背景及現狀，并指出量子計算的優勢及 潛在應用：第2 章描述與量子計算密切相關的基本概念，并指出經典計算是量子計算的特殊情形； 第3 章概述與量子計算密切相關的線性代數基礎知識，特別是系統地歸納了算子（矩陣）分解的相關 定理和超算子等內容；第4 章陳述基本的量子密碼和通信協議；第5 章闡述基本的量子計算模型，包 括量子有限自動機、量子圖靈機與量子電路等；第6 章介紹量子計算的核心內容——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，同時還介紹隱子群算法，總結設計量子算法的基本工具，即量子相位估計 方法與量子振幅擴大方法；第7 章介紹量子計算復雜性的基本知識與方法；第8 章介紹量子糾錯碼的 基本概念和方法，并闡述它們的糾錯原理。 本書是一本關于量子計算基礎理論的書籍，非常適合作為面向計算機及相關專業的基礎教材，供高等 學校理工科大學本科生及研究生使用，同時，對有志于量子計算研究的學者也有很好的參考和引導作用。
量子計算理論基礎 目錄
第1章 量子計算的發展歷史與潛在應用 1
1.1 量子計算的發展歷史 1
1.2 量子計算的潛在應用 5
1.3 量子計算的硬件發展 6
1.4 小結 7
參考文獻 7
第2章 量子計算基本概念 10
2.1 量子比特 10
2.2 經典的邏輯運算門和電路 13
2.3 基本量子門與電路 17
2.4 小結 21
參考文獻 21
第3章 線性代數基礎 22
3.1 線性無關與基 . 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 25
3.8 算子分解定理 . 26
3.9 量子力學假設 . 31
3.10 密度算子 32
3.11 偏跡 . 35
3.12 超算子 37
3.13 小結 . 41
參考文獻 42
第4章 基本的量子通信協議 43
4.1 BB84 協議 43
4.2 B92 協議 47
4.3 E91 協議 48
4.4 超密編碼 50
4.5 量子隱形傳態 . 51
4.6 小結 52
參考文獻 53
第5章 量子計算模型 55
5.1 單向量子有限自動機（1QFA） 55
5.1.1 單次測量的1QFA . 55
5.1.2 多次測量的1QFA . 63
5.1.3 帶經典狀態的1QFA . 69
5.1.4 其他幾類重要的1QFA . 71
5.2 雙向量子有限自動機（2QFA） 76
5.3 帶量子與經典狀態的雙向有限自動機 81
5.4 量子下推自動機 91
5.5 量子文法 94
5.5.1 上下文無關文法與正則文法 94
5.5.2 量子正則文法 95
5.5.3 *量子上下文無關文法 97
5.6 量子圖靈機（QTM） 99
5.7 量子電路 103
5.7.1 量子門 103
5.7.2 多項式時間模擬QTM 105
5.8 小結 . 112
參考文獻 113
第6章 量子算法 116
6.1 概率算法與量子算法的基本關系 116
6.2 量子查詢模型 119
6.3 查詢復雜度與多項式度的關系 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 142
6.9 *量子相位估計的詳細概率分析 147
6.10 Shor 因數分解算法 155
6.11 Shor 離散對數算法 162
6.12 隱子群算法 . 166
6.13 Grover 算法 172
6.14 量子振幅擴大 176
6.15 *量子振幅估計 179
6.16 *HHL 算法 . 188
6.17 *變分量子特征值求解算法 194
6.18 *量子近似優化算法 199
6.19 小結 201
參考文獻 201
第7章 量子計算復雜性 204
7.1 重訪量子查詢模型 207
7.2 量子狀態區分 208
7.3 搜索問題下界 210
7.4 多項式法 216
7.5 敵對法 224
7.6 小結 . 233
參考文獻 233
第8章 量子糾錯 235
8.1 經典比特翻轉糾錯 235
8.2 量子比特翻轉糾錯 236
8.3 量子相位翻轉糾錯 239
8.4 Shor 碼 241
8.5 線性碼 245
8.6 CSS 碼 254
8.7 *穩定子碼 258
8.8 *二元量子MDS 碼 261
8.9 小結 . 271
參考文獻 271
1.1 量子計算的發展歷史 1
1.2 量子計算的潛在應用 5
1.3 量子計算的硬件發展 6
1.4 小結 7
參考文獻 7
第2章 量子計算基本概念 10
2.1 量子比特 10
2.2 經典的邏輯運算門和電路 13
2.3 基本量子門與電路 17
2.4 小結 21
參考文獻 21
第3章 線性代數基礎 22
3.1 線性無關與基 . 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 25
3.8 算子分解定理 . 26
3.9 量子力學假設 . 31
3.10 密度算子 32
3.11 偏跡 . 35
3.12 超算子 37
3.13 小結 . 41
參考文獻 42
第4章 基本的量子通信協議 43
4.1 BB84 協議 43
4.2 B92 協議 47
4.3 E91 協議 48
4.4 超密編碼 50
4.5 量子隱形傳態 . 51
4.6 小結 52
參考文獻 53
第5章 量子計算模型 55
5.1 單向量子有限自動機（1QFA） 55
5.1.1 單次測量的1QFA . 55
5.1.2 多次測量的1QFA . 63
5.1.3 帶經典狀態的1QFA . 69
5.1.4 其他幾類重要的1QFA . 71
5.2 雙向量子有限自動機（2QFA） 76
5.3 帶量子與經典狀態的雙向有限自動機 81
5.4 量子下推自動機 91
5.5 量子文法 94
5.5.1 上下文無關文法與正則文法 94
5.5.2 量子正則文法 95
5.5.3 *量子上下文無關文法 97
5.6 量子圖靈機（QTM） 99
5.7 量子電路 103
5.7.1 量子門 103
5.7.2 多項式時間模擬QTM 105
5.8 小結 . 112
參考文獻 113
第6章 量子算法 116
6.1 概率算法與量子算法的基本關系 116
6.2 量子查詢模型 119
6.3 查詢復雜度與多項式度的關系 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 142
6.9 *量子相位估計的詳細概率分析 147
6.10 Shor 因數分解算法 155
6.11 Shor 離散對數算法 162
6.12 隱子群算法 . 166
6.13 Grover 算法 172
6.14 量子振幅擴大 176
6.15 *量子振幅估計 179
6.16 *HHL 算法 . 188
6.17 *變分量子特征值求解算法 194
6.18 *量子近似優化算法 199
6.19 小結 201
參考文獻 201
第7章 量子計算復雜性 204
7.1 重訪量子查詢模型 207
7.2 量子狀態區分 208
7.3 搜索問題下界 210
7.4 多項式法 216
7.5 敵對法 224
7.6 小結 . 233
參考文獻 233
第8章 量子糾錯 235
8.1 經典比特翻轉糾錯 235
8.2 量子比特翻轉糾錯 236
8.3 量子相位翻轉糾錯 239
8.4 Shor 碼 241
8.5 線性碼 245
8.6 CSS 碼 254
8.7 *穩定子碼 258
8.8 *二元量子MDS 碼 261
8.9 小結 . 271
參考文獻 271
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量子計算理論基礎 作者簡介
邱道文，生于1967年，理學博士，2002年8月清華大學計算機系博士后出站，同年“百人計劃”人才引進中山大學計算機系任教。自2004年以來為中山大學計算機系教授，博士生導師。中山大學計算機系教授。二十余年來從事量子計算與量子信息的研究，在量子計算模型、量子查詢算法、半量子密鑰分配、量子信息中的不完備性和極限問題、模糊與概率自動機和離散事件系統方面取得了重要成果，解決了國際知名學者C. Moore和J. P. Crutchfield、J. Gruska、S. Gudder提出的問題。其研究將經典與量子計算處理相互融合，以期達到物理可實現性和本質上優于經典計算。在中科院一、二區和CCF A、B類等學術期刊和會議發表了160余篇學術論文，出版一部關于量子自動機的學術專著。
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