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量子計(jì)算十講 版權(quán)信息
- ISBN：9787111735168
- 條形碼：9787111735168 ; 978-7-111-73516-8
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
量子計(jì)算十講 本書特色
中國工程院院士鄭緯民作序
李國杰院士、陸汝黔院士 聯(lián)袂推薦
量子計(jì)算領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者攜手打造，系統(tǒng)構(gòu)建知識體系
綜述當(dāng)下領(lǐng)域前沿研究方向、理論與技術(shù)
以宏觀視野把握領(lǐng)域前沿，獲取領(lǐng)域底層邏輯
量子計(jì)算十講 內(nèi)容簡介
量子計(jì)算是當(dāng)前十分活躍的領(lǐng)域，代表了計(jì)算科學(xué)未來發(fā)展的重要方向。本書由國內(nèi)量子計(jì)算領(lǐng)域的9位知名專家學(xué)者共同撰寫，著眼前沿，以簡明的文字和公式介紹了量子計(jì)算領(lǐng)域的基本理論以及重要方法和應(yīng)用，包括Shor素因數(shù)分解算法、Grover搜索算法、量子游走、量子通信等，幫助讀者全面了解量子計(jì)算的主要思想和研究成果。 本書適合量子計(jì)算及相關(guān)領(lǐng)域的科研人員、研究生閱讀，也適合從事相關(guān)工作的從業(yè)人員閱讀。
量子計(jì)算十講 目錄
叢書序
“十講”序
前言
第1講 量子計(jì)算理論基礎(chǔ)
1.1 量子計(jì)算的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)/2
1.1.1 Hilbert空間及線性算子/2
1.1.2 隨機(jī)變量及其函數(shù)/8
1.2 量子力學(xué)的基礎(chǔ)/11
1.2.1 量子力學(xué)基本假設(shè)/11
1.2.2 密度算子上的度量/15
1.2.3 量子線路/17
1.3 本講小結(jié)/19
參考文獻(xiàn)/19
第2講 Shor素因數(shù)分解算法
2.1 量子傅里葉變換/22
2.2 相位估計(jì)/25
2.2.1 相位估計(jì)電路圖/26
2.2.2 相位估計(jì)精度分析/28
2.2.3 相位估計(jì)算法過程/30
2.3 量子求階算法/31
2.3.1 求階中用到的數(shù)論知識/31
2.3.2 求階問題與量子算法/32
2.3.3 模冪運(yùn)算/34
2.3.4 連分式分解/35
2.3.5 求階量子算法及性能分析/36
2.4 Shor素因數(shù)分解算法詳解/38
2.4.1 算法過程/38
2.4.2 一個分解實(shí)例/40
2.5 Shor素因數(shù)分解算法的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展/42
2.6 Shor素因數(shù)分解算法的經(jīng)典模擬/48
2.6.1 乘法器的構(gòu)造/50
2.6.2 帶模加法器的構(gòu)造/51
2.7 本講小結(jié)/53
參考文獻(xiàn)/54
第3講 Grover搜索算法
3.1 原始Grover算法/58
3.1.1 預(yù)備知識/58
3.1.2 算法描述與分析/60
3.1.3 目標(biāo)點(diǎn)個數(shù)未知的處理方法/64
3.1.4 *優(yōu)性證明/66
3.2 Grover算法的擴(kuò)展/70
3.2.1 精確量子搜索/70
3.2.2 魯棒量子搜索/74
3.2.3 量子計(jì)數(shù)/76
3.2.4 量子振幅放大/78
3.3 Grover算法的應(yīng)用/80
3.3.1 NP完全問題加速求解/80
3.3.2 量子算法搜索*小值/82
3.3.3 其他問題/84
3.4 本講小結(jié)/85
參考文獻(xiàn)/85
第4講 線性方程組的量子求解算法
4.1 HHL算法/89
4.1.1 量子模擬/89
4.1.2 算法假設(shè)/90
4.1.3 算法思想/91
4.1.4 算法步驟/91
4.1.5 復(fù)雜性分析/92
4.1.6 討論/94
4.2 CKS算法/97
4.2.1 算法思想/97
4.2.2 傅里葉方法/99
4.2.3 算法實(shí)現(xiàn)和復(fù)雜性分析/101
4.2.4 討論/103
4.3 量子奇異值估計(jì)算法和WZP算法/104
4.3.1 量子奇異值估計(jì)算法/104
4.3.2 WZP算法/110
4.3.3 討論/112
4.4 本講小結(jié)/112
參考文獻(xiàn)/113
第5講 量子游走基礎(chǔ)
5.1 量子游走模型/119
5.1.1 離散量子游走模型/119
5.1.2 連續(xù)量子游走模型/138
5.1.3 模型之間的轉(zhuǎn)化/139
5.2 基于量子游走的通用量子計(jì)算/141
5.2.1 基于連續(xù)量子游走的通用量子計(jì)算/141
5.2.2 基于離散量子游走的通用量子計(jì)算/145
5.3 本講小結(jié)/148
參考文獻(xiàn)/148
第6講 量子游走應(yīng)用
6.1 基于量子游走的算法/152
6.1.1 元素區(qū)分/152
6.1.2 三角形搜索/156
6.1.3 連續(xù)量子游走搜索算法/158
6.1.4 基于Markov鏈隨機(jī)游走的量子化/160
6.1.5 mixing time/170
6.2 基于多硬幣量子游走的通信協(xié)議/171
6.2.1 基于量子游走的隱形傳輸框架/171
6.2.2 基于兩硬幣量子游走的完美狀態(tài)轉(zhuǎn)移/177
6.2.3 基于多硬幣量子游走的高維糾纏態(tài)的生成/181
6.3 本講小結(jié)/187
參考文獻(xiàn)/187
第7講 量子計(jì)算復(fù)雜性
7.1 量子圖靈機(jī)與量子電路/192
7.1.1 量子圖靈機(jī)/192
7.1.2 量子電路/193
7.1.3 量子圖靈機(jī)與量子電路的等價性/194
7.2 量子多項(xiàng)式時間復(fù)雜性類/197
7.2.1 量子多項(xiàng)式時間類的性質(zhì)/197
7.2.2 量子計(jì)算與計(jì)數(shù)復(fù)雜性/199
7.3 量子梅林亞瑟與哈密頓量復(fù)雜性/203
7.3.1 量子梅林亞瑟的定義/203
7.3.2 量子Cook-Levin定理/204
7.3.3 強(qiáng)完備性可靠性間隙放大定理/208
7.3.4 量子梅林亞瑟的上界/210
7.3.5 關(guān)于QMA及其相關(guān)復(fù)雜性類的討論/212
7.4 量子交互證明系統(tǒng)/213
7.4.1 單證明人量子交互證明系統(tǒng)/213
7.4.2 量子交互證明系統(tǒng)的并行化/216
7.4.3 多證明人量子交互證明系統(tǒng)與貝爾不等式的復(fù)雜性問題/219
7.5 其他問題/229
7.6 本講小結(jié)/231
參考文獻(xiàn)/232
第8講 量子查詢復(fù)雜性模型
8.1 經(jīng)典查詢復(fù)雜性與量子查詢復(fù)雜性/240
8.1.1 經(jīng)典查詢復(fù)雜性模型/240
8.1.2 量子查詢復(fù)雜性模型/242
8.2 常見量子查詢算法/243
8.2.1 Deutsch-Jozsa問題/243
8.2.2 Grover搜索/246
8.2.3 權(quán)重判定問題/247
8.2.4 碰撞問題/250
8.3 證明量子查詢復(fù)雜性下界的多項(xiàng)式方法/252
8.3.1 布爾函數(shù)的精確/近似多項(xiàng)式表示/252
8.3.2 量子查詢復(fù)雜性與近似多項(xiàng)式次數(shù)/253
8.3.3 無結(jié)構(gòu)搜索問題的量子查詢復(fù)雜性下界/258
8.4 證明量子查詢復(fù)雜性下界的對手方法/261
8.4.1 原始量子對手方法/261
8.4.2 AND-OR樹的量子查詢復(fù)雜性下界/266
8.4.3 通用量子對手方法/268
8.5 本講小結(jié)/271
參考文獻(xiàn)/271
第9講 量子通信復(fù)雜性
9.1 通信復(fù)雜性模型/276
9.2 量子通信復(fù)雜性模型/279
9.3 高效量子通信協(xié)議/280
9.4 量子通信復(fù)雜性下界/283
9.4.1 基于矩陣分析方法的量子通信復(fù)雜性下界/283
9.4.2 基于量子信息論方法的量子通信復(fù)雜性下界/286
9.4.3 通信復(fù)
“十講”序
前言
第1講 量子計(jì)算理論基礎(chǔ)
1.1 量子計(jì)算的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)/2
1.1.1 Hilbert空間及線性算子/2
1.1.2 隨機(jī)變量及其函數(shù)/8
1.2 量子力學(xué)的基礎(chǔ)/11
1.2.1 量子力學(xué)基本假設(shè)/11
1.2.2 密度算子上的度量/15
1.2.3 量子線路/17
1.3 本講小結(jié)/19
參考文獻(xiàn)/19
第2講 Shor素因數(shù)分解算法
2.1 量子傅里葉變換/22
2.2 相位估計(jì)/25
2.2.1 相位估計(jì)電路圖/26
2.2.2 相位估計(jì)精度分析/28
2.2.3 相位估計(jì)算法過程/30
2.3 量子求階算法/31
2.3.1 求階中用到的數(shù)論知識/31
2.3.2 求階問題與量子算法/32
2.3.3 模冪運(yùn)算/34
2.3.4 連分式分解/35
2.3.5 求階量子算法及性能分析/36
2.4 Shor素因數(shù)分解算法詳解/38
2.4.1 算法過程/38
2.4.2 一個分解實(shí)例/40
2.5 Shor素因數(shù)分解算法的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展/42
2.6 Shor素因數(shù)分解算法的經(jīng)典模擬/48
2.6.1 乘法器的構(gòu)造/50
2.6.2 帶模加法器的構(gòu)造/51
2.7 本講小結(jié)/53
參考文獻(xiàn)/54
第3講 Grover搜索算法
3.1 原始Grover算法/58
3.1.1 預(yù)備知識/58
3.1.2 算法描述與分析/60
3.1.3 目標(biāo)點(diǎn)個數(shù)未知的處理方法/64
3.1.4 *優(yōu)性證明/66
3.2 Grover算法的擴(kuò)展/70
3.2.1 精確量子搜索/70
3.2.2 魯棒量子搜索/74
3.2.3 量子計(jì)數(shù)/76
3.2.4 量子振幅放大/78
3.3 Grover算法的應(yīng)用/80
3.3.1 NP完全問題加速求解/80
3.3.2 量子算法搜索*小值/82
3.3.3 其他問題/84
3.4 本講小結(jié)/85
參考文獻(xiàn)/85
第4講 線性方程組的量子求解算法
4.1 HHL算法/89
4.1.1 量子模擬/89
4.1.2 算法假設(shè)/90
4.1.3 算法思想/91
4.1.4 算法步驟/91
4.1.5 復(fù)雜性分析/92
4.1.6 討論/94
4.2 CKS算法/97
4.2.1 算法思想/97
4.2.2 傅里葉方法/99
4.2.3 算法實(shí)現(xiàn)和復(fù)雜性分析/101
4.2.4 討論/103
4.3 量子奇異值估計(jì)算法和WZP算法/104
4.3.1 量子奇異值估計(jì)算法/104
4.3.2 WZP算法/110
4.3.3 討論/112
4.4 本講小結(jié)/112
參考文獻(xiàn)/113
第5講 量子游走基礎(chǔ)
5.1 量子游走模型/119
5.1.1 離散量子游走模型/119
5.1.2 連續(xù)量子游走模型/138
5.1.3 模型之間的轉(zhuǎn)化/139
5.2 基于量子游走的通用量子計(jì)算/141
5.2.1 基于連續(xù)量子游走的通用量子計(jì)算/141
5.2.2 基于離散量子游走的通用量子計(jì)算/145
5.3 本講小結(jié)/148
參考文獻(xiàn)/148
第6講 量子游走應(yīng)用
6.1 基于量子游走的算法/152
6.1.1 元素區(qū)分/152
6.1.2 三角形搜索/156
6.1.3 連續(xù)量子游走搜索算法/158
6.1.4 基于Markov鏈隨機(jī)游走的量子化/160
6.1.5 mixing time/170
6.2 基于多硬幣量子游走的通信協(xié)議/171
6.2.1 基于量子游走的隱形傳輸框架/171
6.2.2 基于兩硬幣量子游走的完美狀態(tài)轉(zhuǎn)移/177
6.2.3 基于多硬幣量子游走的高維糾纏態(tài)的生成/181
6.3 本講小結(jié)/187
參考文獻(xiàn)/187
第7講 量子計(jì)算復(fù)雜性
7.1 量子圖靈機(jī)與量子電路/192
7.1.1 量子圖靈機(jī)/192
7.1.2 量子電路/193
7.1.3 量子圖靈機(jī)與量子電路的等價性/194
7.2 量子多項(xiàng)式時間復(fù)雜性類/197
7.2.1 量子多項(xiàng)式時間類的性質(zhì)/197
7.2.2 量子計(jì)算與計(jì)數(shù)復(fù)雜性/199
7.3 量子梅林亞瑟與哈密頓量復(fù)雜性/203
7.3.1 量子梅林亞瑟的定義/203
7.3.2 量子Cook-Levin定理/204
7.3.3 強(qiáng)完備性可靠性間隙放大定理/208
7.3.4 量子梅林亞瑟的上界/210
7.3.5 關(guān)于QMA及其相關(guān)復(fù)雜性類的討論/212
7.4 量子交互證明系統(tǒng)/213
7.4.1 單證明人量子交互證明系統(tǒng)/213
7.4.2 量子交互證明系統(tǒng)的并行化/216
7.4.3 多證明人量子交互證明系統(tǒng)與貝爾不等式的復(fù)雜性問題/219
7.5 其他問題/229
7.6 本講小結(jié)/231
參考文獻(xiàn)/232
第8講 量子查詢復(fù)雜性模型
8.1 經(jīng)典查詢復(fù)雜性與量子查詢復(fù)雜性/240
8.1.1 經(jīng)典查詢復(fù)雜性模型/240
8.1.2 量子查詢復(fù)雜性模型/242
8.2 常見量子查詢算法/243
8.2.1 Deutsch-Jozsa問題/243
8.2.2 Grover搜索/246
8.2.3 權(quán)重判定問題/247
8.2.4 碰撞問題/250
8.3 證明量子查詢復(fù)雜性下界的多項(xiàng)式方法/252
8.3.1 布爾函數(shù)的精確/近似多項(xiàng)式表示/252
8.3.2 量子查詢復(fù)雜性與近似多項(xiàng)式次數(shù)/253
8.3.3 無結(jié)構(gòu)搜索問題的量子查詢復(fù)雜性下界/258
8.4 證明量子查詢復(fù)雜性下界的對手方法/261
8.4.1 原始量子對手方法/261
8.4.2 AND-OR樹的量子查詢復(fù)雜性下界/266
8.4.3 通用量子對手方法/268
8.5 本講小結(jié)/271
參考文獻(xiàn)/271
第9講 量子通信復(fù)雜性
9.1 通信復(fù)雜性模型/276
9.2 量子通信復(fù)雜性模型/279
9.3 高效量子通信協(xié)議/280
9.4 量子通信復(fù)雜性下界/283
9.4.1 基于矩陣分析方法的量子通信復(fù)雜性下界/283
9.4.2 基于量子信息論方法的量子通信復(fù)雜性下界/286
9.4.3 通信復(fù)
展開全部
量子計(jì)算十講 作者簡介
孫曉明
中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員，量子計(jì)算與算法理論實(shí)驗(yàn)室主任，CCF理事， 理論計(jì)算機(jī)科學(xué)專委會主任。主要研究領(lǐng)域?yàn)樗惴ㄅc計(jì)算復(fù)雜性、量子計(jì)算等。獲國家杰出青年科學(xué)基金資助，曾獲王選杰出青年科學(xué)家獎等。
尚云
中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員，博士生導(dǎo)師，CCF杰出會員，量子計(jì)算專 業(yè)委員會常委。長期從事量子計(jì)算及其基礎(chǔ)理論、量子游走、量子機(jī)器學(xué)習(xí)的研究，已在高 水平期刊發(fā)表60多篇論文。曾獲中國計(jì)算機(jī)學(xué)會CCF科學(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)二等獎、英國皇家物理學(xué)會IOP高被引獎，王寬誠優(yōu)秀女科學(xué)家專項(xiàng)獎，陜西省優(yōu)秀博士論文等。
李綠周孫曉明
中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員，量子計(jì)算與算法理論實(shí)驗(yàn)室主任，CCF理事， 理論計(jì)算機(jī)科學(xué)專委會主任。主要研究領(lǐng)域?yàn)樗惴ㄅc計(jì)算復(fù)雜性、量子計(jì)算等。獲國家杰出青年科學(xué)基金資助，曾獲王選杰出青年科學(xué)家獎等。
尚云
中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員，博士生導(dǎo)師，CCF杰出會員，量子計(jì)算專 業(yè)委員會常委。長期從事量子計(jì)算及其基礎(chǔ)理論、量子游走、量子機(jī)器學(xué)習(xí)的研究，已在高 水平期刊發(fā)表60多篇論文。曾獲中國計(jì)算機(jī)學(xué)會CCF科學(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)二等獎、英國皇家物理學(xué)會IOP高被引獎，王寬誠優(yōu)秀女科學(xué)家專項(xiàng)獎，陜西省優(yōu)秀博士論文等。
李綠周
中山大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授，量子計(jì)算與軟件研究所所長，CCF杰出會員，量子計(jì)算專委會副主任。長期從事量子計(jì)算研究，主要研究興趣為量子算法、量子計(jì)算模型、量子電路編譯與優(yōu)化等，在國際主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇，出版學(xué)術(shù)專著1部。
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