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75千字 字数
2022-02-01 发行日期
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主编推荐语

本书系统地梳理了量子比特、量子门、量子电路和量子算法的相关知识点。

内容简介

本书运用丰富的图例，从量子计算机的基本工作原理入手，系统地为初学人士呈现了量子计算机的全貌。全书以图配文，深入浅出，难度介于科普书和技术书之间，易读性与专业性兼具，无须精通量子力学和数学也能读懂，是一本量子计算机的入门佳作，旨在引导读者迈入量子计算机世界的大门，为日后阅读各种专业图书铺平道路。

目录

  • 版权信息
  • 版权声明
  • 前言
  • 本书结构
  • 第1章 量子计算机入门
  • 1.1 量子计算机是什么
  • 1.1.1 何为计算
  • 1.1.2 计算机的极限
  • 1.1.3 量子计算机是什么
  • 1.1.4 量子计算机与经典计算机
  • 1.1.5 量子计算机的类型
  • 1.1.6 量子计算模型的类型
  • 1.2 量子计算机的基础
  • 1.2.1 量子计算机的操作流程
  • 1.2.2 量子计算机的研发路线图
  • 1.2.3 从冯·诺依曼计算机到非冯·诺依曼计算机
  • 1.2.4 非经典计算机
  • 1.2.5 非通用量子计算机
  • 1.2.6 NISQ
  • 1.2.7 通用量子计算机
  • 1.3 量子计算机的未来
  • 1.3.1 量子计算机的现状
  • 1.3.2 量子计算机的使用方法
  • 1.3.3 展望未来的计算环境
  • 第2章 对量子计算机的展望
  • 2.1 经典计算机面临的棘手问题
  • 2.1.1 可在多项式时间内求解的问题
  • 2.1.2 在多项式时间内无法求解的问题
  • 2.2 量子计算机可以大显身手的问题
  • 2.2.1 哪些问题可以让量子计算机大显身手
  • 2.2.2 对效果的展望
  • 2.3 量子计算机备受瞩目的背景
  • 第3章 量子比特
  • 3.1 经典比特和量子比特
  • 3.1.1 经典比特是经典计算机中的最小信息单位
  • 3.1.2 量子比特是量子计算机中的最小信息单位
  • 3.1.3 叠加态的表示方法
  • 3.1.4 测量量子比特
  • 3.1.5 箭头的投影与测量概率
  • 3.2 量子力学和量子比特
  • 3.2.1 经典物理学和量子力学
  • 3.2.2 经典计算和量子计算
  • 3.2.3 量子力学的开端：电子和光
  • 3.2.4 波动性和粒子性
  • 3.2.5 量子比特的波动性和粒子性
  • 3.2.6 量子比特的测量概率
  • 3.3 如何表示量子比特
  • 3.3.1 表示量子态的符号（狄拉克符号）
  • 3.3.2 表示量子态的图形（布洛赫球）
  • 3.3.3 使用波表示量子比特
  • 3.3.4 多个量子比特的表示方法
  • 3.3.5 小结
  • 第4章 量子门入门
  • 4.1 量子门
  • 4.1.1 经典计算机：逻辑门
  • 4.1.2 量子计算机：量子门
  • 4.1.3 单量子比特门
  • 4.1.4 多量子比特门
  • 4.2 量子门的功能
  • 4.2.1 X 门（泡利 -X 门）
  • 4.2.2 Z 门（相位翻转门）
  • 4.2.3 H 门（哈达玛门）
  • 4.2.4 作用于两个量子比特的 CNOT 门
  • 4.2.5 由 H 门和 CNOT 门产生的量子纠缠态
  • 4.2.6 测量（基于计算基态的测量）
  • 4.2.7 量子纠缠态的性质
  • 4.3 量子门的组合
  • 4.3.1 SWAP 电路
  • 4.3.2 加法电路
  • 4.3.3 通过加法电路实现并行计算
  • 4.3.4 可逆计算
  • 第5章 量子电路入门
  • 5.1 量子隐形传态
  • 5.1.1 情景设定
  • 5.1.2 两个量子比特的量子纠缠态
  • 5.1.3 量子隐形传态
  • 5.1.4 使用量子电路表示量子隐形传态
  • 5.1.5 量子隐形传态的特点
  • 5.2 高速计算的机制
  • 5.2.1 波的干涉
  • 5.2.2 同时保留所有状态：叠加态
  • 5.2.3 概率振幅的放大和结果的测量
  • 5.2.4 通过量子计算机提升计算速度：探测隐藏的周期性
  • 5.2.5 量子纠缠态
  • 5.2.6 小结
  • 第6章 量子算法入门
  • 6.1 量子算法的现状
  • 6.2 Grover 算法
  • 6.2.1 概述
  • 6.2.2 量子电路
  • 6.3 Shor 算法
  • 6.3.1 概述
  • 6.3.2 计算方法
  • 6.4 量子经典混合算法
  • 6.4.1 量子化学计算
  • 6.4.2 VQE
  • 6.5 以量子计算机为中心的整个系统
  • 第7章 量子退火
  • 7.1 伊辛模型
  • 7.1.1 自旋和量子比特
  • 7.1.2 伊辛模型中的相互作用
  • 7.1.3 不稳定状态和阻挫
  • 7.1.4 伊辛模型的能量
  • 7.1.5 寻找伊辛模型基态过程中的问题
  • 7.2 组合优化问题与量子退火
  • 7.2.1 什么是组合优化问题
  • 7.2.2 用于求解组合优化问题的伊辛模型
  • 7.2.3 组合优化问题的框架
  • 7.2.4 组合优化问题的解法
  • 7.3 模拟退火
  • 7.3.1 寻找伊辛模型的基态
  • 7.3.2 能量景貌
  • 7.3.3 梯度下降法和局部最优解
  • 7.3.4 模拟退火算法
  • 7.4 什么是量子退火
  • 7.4.1 量子退火的定位
  • 7.4.2 量子退火的计算方法（步骤 1：初始化）
  • 7.4.3 量子退火的计算方法（步骤 2：退火操作）
  • 7.4.4 穿越能量壁垒
  • 7.4.5 量子退火的速度是模拟退火速度的 1 亿倍吗
  • 7.4.6 量子退火计算机的实际情况
  • 第8章 如何制备量子比特
  • 8.1 量子计算机的性能指标
  • 8.2 量子比特的实现方法
  • 8.3 超导电路
  • 8.3.1 使用超导电路实现量子比特
  • 8.3.2 约瑟夫森结
  • 8.3.3 传输子和磁通量子比特
  • 8.3.4 通过 NISQ 证实量子霸权
  • 8.4 囚禁离子和超冷原子
  • 8.4.1 使用囚禁离子实现量子比特
  • 8.4.2 使用超冷中性原子实现量子比特
  • 8.5 半导体量子点
  • 8.6 金刚石氮空位中心
  • 8.7 使用光实现量子比特
  • 8.7.1 使用光子进行量子计算
  • 8.7.2 使用连续变量的量子计算
  • 8.8 拓扑超导体
  • 后记
  • 参考文献
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出版方

人民邮电出版社

人民邮电出版社是工业和信息化部主管的大型专业出版社，成立于1953年10月1日。人民邮电出版社坚持“立足信息产业、面向现代社会、传播科学知识、服务科教兴国”，致力于通信、计算机、电子技术、教材、少儿、经管、摄影、集邮、旅游、心理学等领域的专业图书出版。