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量子計算十講 版權信息
- ISBN：9787111735168
- 條形碼：9787111735168 ; 978-7-111-73516-8
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
量子計算十講 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 聯袂推薦
量子計算領域專家學者攜手打造，系統構建知識體系
綜述當下領域前沿研究方向、理論與技術
以宏觀視野把握領域前沿，獲取領域底層邏輯
量子計算十講 內容簡介
量子計算是當前十分活躍的領域，代表了計算科學未來發展的重要方向。本書由國內量子計算領域的9位知名專家學者共同撰寫，著眼前沿，以簡明的文字和公式介紹了量子計算領域的基本理論以及重要方法和應用，包括Shor素因數分解算法、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算的主要思想和研究成果。 本書適合量子計算及相關領域的科研人員、研究生閱讀，也適合從事相關工作的從業人員閱讀。
量子計算十講 目錄
叢書序
“十講”序
前言
第1講 量子計算理論基礎
1.1 量子計算的數學基礎/2
1.1.1 Hilbert空間及線性算子/2
1.1.2 隨機變量及其函數/8
1.2 量子力學的基礎/11
1.2.1 量子力學基本假設/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/19
參考文獻/19
第2講 Shor素因數分解算法
2.1 量子傅里葉變換/22
2.2 相位估計/25
2.2.1 相位估計電路圖/26
2.2.2 相位估計精度分析/28
2.2.3 相位估計算法過程/30
2.3 量子求階算法/31
2.3.1 求階中用到的數論知識/31
2.3.2 求階問題與量子算法/32
2.3.3 模冪運算/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素因數分解算法詳解/38
2.4.1 算法過程/38
2.4.2 一個分解實例/40
2.5 Shor素因數分解算法的實驗進展/42
2.6 Shor素因數分解算法的經典模擬/48
2.6.1 乘法器的構造/50
2.6.2 帶模加法器的構造/51
2.7 本講小結/53
參考文獻/54
第3講 Grover搜索算法
3.1 原始Grover算法/58
3.1.1 預備知識/58
3.1.2 算法描述與分析/60
3.1.3 目標點個數未知的處理方法/64
3.1.4 *優性證明/66
3.2 Grover算法的擴展/70
3.2.1 精確量子搜索/70
3.2.2 魯棒量子搜索/74
3.2.3 量子計數/76
3.2.4 量子振幅放大/78
3.3 Grover算法的應用/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/85
參考文獻/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/90
4.1.3 算法思想/91
4.1.4 算法步驟/91
4.1.5 復雜性分析/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 算法實現和復雜性分析/101
4.2.4 討論/103
4.3 量子奇異值估計算法和WZP算法/104
4.3.1 量子奇異值估計算法/104
4.3.2 WZP算法/110
4.3.3 討論/112
4.4 本講小結/112
參考文獻/113
第5講 量子游走基礎
5.1 量子游走模型/119
5.1.1 離散量子游走模型/119
5.1.2 連續量子游走模型/138
5.1.3 模型之間的轉化/139
5.2 基于量子游走的通用量子計算/141
5.2.1 基于連續量子游走的通用量子計算/141
5.2.2 基于離散量子游走的通用量子計算/145
5.3 本講小結/148
參考文獻/148
第6講 量子游走應用
6.1 基于量子游走的算法/152
6.1.1 元素區分/152
6.1.2 三角形搜索/156
6.1.3 連續量子游走搜索算法/158
6.1.4 基于Markov鏈隨機游走的量子化/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轉移/177
6.2.3 基于多硬幣量子游走的高維糾纏態的生成/181
6.3 本講小結/187
參考文獻/187
第7講 量子計算復雜性
7.1 量子圖靈機與量子電路/192
7.1.1 量子圖靈機/192
7.1.2 量子電路/193
7.1.3 量子圖靈機與量子電路的等價性/194
7.2 量子多項式時間復雜性類/197
7.2.1 量子多項式時間類的性質/197
7.2.2 量子計算與計數復雜性/199
7.3 量子梅林亞瑟與哈密頓量復雜性/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 關于QMA及其相關復雜性類的討論/212
7.4 量子交互證明系統/213
7.4.1 單證明人量子交互證明系統/213
7.4.2 量子交互證明系統的并行化/216
7.4.3 多證明人量子交互證明系統與貝爾不等式的復雜性問題/219
7.5 其他問題/229
7.6 本講小結/231
參考文獻/232
第8講 量子查詢復雜性模型
8.1 經典查詢復雜性與量子查詢復雜性/240
8.1.1 經典查詢復雜性模型/240
8.1.2 量子查詢復雜性模型/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 權重判定問題/247
8.2.4 碰撞問題/250
8.3 證明量子查詢復雜性下界的多項式方法/252
8.3.1 布爾函數的精確/近似多項式表示/252
8.3.2 量子查詢復雜性與近似多項式次數/253
8.3.3 無結構搜索問題的量子查詢復雜性下界/258
8.4 證明量子查詢復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樹的量子查詢復雜性下界/266
8.4.3 通用量子對手方法/268
8.5 本講小結/271
參考文獻/271
第9講 量子通信復雜性
9.1 通信復雜性模型/276
9.2 量子通信復雜性模型/279
9.3 高效量子通信協議/280
9.4 量子通信復雜性下界/283
9.4.1 基于矩陣分析方法的量子通信復雜性下界/283
9.4.2 基于量子信息論方法的量子通信復雜性下界/286
9.4.3 通信復
“十講”序
前言
第1講 量子計算理論基礎
1.1 量子計算的數學基礎/2
1.1.1 Hilbert空間及線性算子/2
1.1.2 隨機變量及其函數/8
1.2 量子力學的基礎/11
1.2.1 量子力學基本假設/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/19
參考文獻/19
第2講 Shor素因數分解算法
2.1 量子傅里葉變換/22
2.2 相位估計/25
2.2.1 相位估計電路圖/26
2.2.2 相位估計精度分析/28
2.2.3 相位估計算法過程/30
2.3 量子求階算法/31
2.3.1 求階中用到的數論知識/31
2.3.2 求階問題與量子算法/32
2.3.3 模冪運算/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素因數分解算法詳解/38
2.4.1 算法過程/38
2.4.2 一個分解實例/40
2.5 Shor素因數分解算法的實驗進展/42
2.6 Shor素因數分解算法的經典模擬/48
2.6.1 乘法器的構造/50
2.6.2 帶模加法器的構造/51
2.7 本講小結/53
參考文獻/54
第3講 Grover搜索算法
3.1 原始Grover算法/58
3.1.1 預備知識/58
3.1.2 算法描述與分析/60
3.1.3 目標點個數未知的處理方法/64
3.1.4 *優性證明/66
3.2 Grover算法的擴展/70
3.2.1 精確量子搜索/70
3.2.2 魯棒量子搜索/74
3.2.3 量子計數/76
3.2.4 量子振幅放大/78
3.3 Grover算法的應用/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/85
參考文獻/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/90
4.1.3 算法思想/91
4.1.4 算法步驟/91
4.1.5 復雜性分析/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 算法實現和復雜性分析/101
4.2.4 討論/103
4.3 量子奇異值估計算法和WZP算法/104
4.3.1 量子奇異值估計算法/104
4.3.2 WZP算法/110
4.3.3 討論/112
4.4 本講小結/112
參考文獻/113
第5講 量子游走基礎
5.1 量子游走模型/119
5.1.1 離散量子游走模型/119
5.1.2 連續量子游走模型/138
5.1.3 模型之間的轉化/139
5.2 基于量子游走的通用量子計算/141
5.2.1 基于連續量子游走的通用量子計算/141
5.2.2 基于離散量子游走的通用量子計算/145
5.3 本講小結/148
參考文獻/148
第6講 量子游走應用
6.1 基于量子游走的算法/152
6.1.1 元素區分/152
6.1.2 三角形搜索/156
6.1.3 連續量子游走搜索算法/158
6.1.4 基于Markov鏈隨機游走的量子化/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轉移/177
6.2.3 基于多硬幣量子游走的高維糾纏態的生成/181
6.3 本講小結/187
參考文獻/187
第7講 量子計算復雜性
7.1 量子圖靈機與量子電路/192
7.1.1 量子圖靈機/192
7.1.2 量子電路/193
7.1.3 量子圖靈機與量子電路的等價性/194
7.2 量子多項式時間復雜性類/197
7.2.1 量子多項式時間類的性質/197
7.2.2 量子計算與計數復雜性/199
7.3 量子梅林亞瑟與哈密頓量復雜性/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 關于QMA及其相關復雜性類的討論/212
7.4 量子交互證明系統/213
7.4.1 單證明人量子交互證明系統/213
7.4.2 量子交互證明系統的并行化/216
7.4.3 多證明人量子交互證明系統與貝爾不等式的復雜性問題/219
7.5 其他問題/229
7.6 本講小結/231
參考文獻/232
第8講 量子查詢復雜性模型
8.1 經典查詢復雜性與量子查詢復雜性/240
8.1.1 經典查詢復雜性模型/240
8.1.2 量子查詢復雜性模型/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 權重判定問題/247
8.2.4 碰撞問題/250
8.3 證明量子查詢復雜性下界的多項式方法/252
8.3.1 布爾函數的精確/近似多項式表示/252
8.3.2 量子查詢復雜性與近似多項式次數/253
8.3.3 無結構搜索問題的量子查詢復雜性下界/258
8.4 證明量子查詢復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樹的量子查詢復雜性下界/266
8.4.3 通用量子對手方法/268
8.5 本講小結/271
參考文獻/271
第9講 量子通信復雜性
9.1 通信復雜性模型/276
9.2 量子通信復雜性模型/279
9.3 高效量子通信協議/280
9.4 量子通信復雜性下界/283
9.4.1 基于矩陣分析方法的量子通信復雜性下界/283
9.4.2 基于量子信息論方法的量子通信復雜性下界/286
9.4.3 通信復
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量子計算十講 作者簡介
孫曉明
中國科學院計算技術研究所研究員，量子計算與算法理論實驗室主任，CCF理事， 理論計算機科學專委會主任。主要研究領域為算法與計算復雜性、量子計算等。獲國家杰出青年科學基金資助，曾獲王選杰出青年科學家獎等。
尚云
中國科學院數學與系統科學研究院研究員，博士生導師，CCF杰出會員，量子計算專 業委員會常委。長期從事量子計算及其基礎理論、量子游走、量子機器學習的研究，已在高 水平期刊發表60多篇論文。曾獲中國計算機學會CCF科學技術獎自然科學二等獎、英國皇家物理學會IOP高被引獎，王寬誠優秀女科學家專項獎，陜西省優秀博士論文等。
李綠周孫曉明
中國科學院計算技術研究所研究員，量子計算與算法理論實驗室主任，CCF理事， 理論計算機科學專委會主任。主要研究領域為算法與計算復雜性、量子計算等。獲國家杰出青年科學基金資助，曾獲王選杰出青年科學家獎等。
尚云
中國科學院數學與系統科學研究院研究員，博士生導師，CCF杰出會員，量子計算專 業委員會常委。長期從事量子計算及其基礎理論、量子游走、量子機器學習的研究，已在高 水平期刊發表60多篇論文。曾獲中國計算機學會CCF科學技術獎自然科學二等獎、英國皇家物理學會IOP高被引獎，王寬誠優秀女科學家專項獎，陜西省優秀博士論文等。
李綠周
中山大學計算機學院教授，量子計算與軟件研究所所長，CCF杰出會員，量子計算專委會副主任。長期從事量子計算研究，主要研究興趣為量子算法、量子計算模型、量子電路編譯與優化等，在國際主流學術期刊發表學術論文70余篇，出版學術專著1部。
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