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量子編程基礎/電腦科學叢書

  • 作者：應明生|譯者:張鑫//向宏//傅鸝//向濤
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111631293
  • 出版日期：2019/08/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：302
人民幣：RMB 139 元      售價：元
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內容大鋼
    近年來物理實驗領域的快速發展，使人們普遍期望在10?20年內實現規模大、功能全的量子電腦硬體。然而，要發揮量子計算的超級計算能力，僅僅依靠量子硬體是不夠的，量子軟體也必鬚髮揮關鍵作用。目前廣泛使用的軟體開發技術不能直接應用於量子電腦，經典世界和量子世界的本質差異意味著需要新的技術來為量子電腦編程。
    本書對量子編程這一課題進行了系統和詳盡的探索，將研究重點放在不同量子編程語言和技術所廣泛使用的基礎概念、方法和數學工具上。全書從量子力學和量子計算的基礎概念開始，詳細介紹了多種量子程序結構和一系列量子編程模型。此外，還系統地討論了量子程序的語義、邏輯和分析與驗證技術。
作者介紹
應明生|譯者:張鑫//向宏//傅鸝//向濤
目錄
出版者的話
序言一
序言二
前言
致謝
第一部分  引言和預備知識
  第1章  引言
    1.1  量子編程研究簡史
      1.1.1  量子編程語言的設計
      1.1.2  量子編程語言的語義
      1.1.3  量子程序的驗證和分析
    1.2  量子編程的方法
      1.2.1  數據疊加——帶經典控制的量子程序
      1.2.2  程序疊加——帶量子控制的量子程序
    1.3  全書結構
  第2章  預備知識
    2.1  量子力學
      2.1.1  希爾伯特空間
      2.1.2  線性運算元
      2.1.3  ?正變換
      2.1.4  量子測量
      2.1.5  希爾伯特空間的張量積
      2.1.6  密度運算元
      2.1.7  量子操作
    2.2  量子線路
      2.2.1  基本定義
      2.2.2  單量子比特門
      2.2.3  受控門
      2.2.4  量子多路復用器
      2.2.5  量子門的通用性
      2.2.6  量子線路的測量
    2.3  量子演算法
      2.3.1  量子並行性與量子干涉
      2.3.2  Deutsch-Jozsa演算法
      2.3.3  Grover搜索演算法
      2.3.4  量子遊走
      2.3.5  量子遊走搜索演算法
      2.3.6  量子傅里葉變換
      2.3.7  相位估計
    2.4  文獻註解
第二部分  帶經典控制的量子程序
  第3章  量子程序的語法和語義
    3.1  語法
    3.2  操作語義
    3.3  指稱語義
      3.3.1  語義函數的基本屬性
      3.3.2  量子域
      3.3.3  循環的語義函數
      3.3.4  量子變數的改變與訪問
      3.3.5  終止和發散的概率

      3.3.6  作為量子操作的語義函數
    3.4  量子編程中的經典遞歸
      3.4.1  語法
      3.4.2  操作語義
      3.4.3  指稱語義
      3.4.4  不動點特性
    3.5  例子：Grover量子搜索
    3.6  引理的證明
    3.7  文獻註解
  第4章  量子程序的邏輯
    4.1  量子謂詞
      4.1.1  量子最弱前置條件
    4.2  量子程序的Floyd-Hoare邏輯
      4.2.1  正確性公式
      4.2.2  量子程序的最弱前置條件
      4.2.3  部分正確性的證明系統
      4.2.4  整體正確性的證明系統
      4.2.5  例子：推理Grover演算法
    4.3  量子最弱前置條件的可交換性
    4.4  文獻註解
  第5章  量子程序的分析
    5.1  量子while循環的終止性分析
      5.1.1  使用?正操作作為循環體的量子while循環
      5.1.2  一般性量子while循環
      5.1.3  例子
    5.2  量子圖理論
      5.2.1  基本定義
      5.2.2  末端強連通分量
      5.2.3  狀態希爾伯特空間的分解
    5.3  量子馬爾可夫鏈的可達性分析
      5.3.1  可達性概率
      5.3.2  重複可達性概率
      5.3.3  持續性概率
    5.4  引理的證明
    5.5  文獻註解
第三部分  帶量子控制的量子程序
  第6章  量子case語句
    6.1  case語句：從經典到量子
    6.2  QuGCL：支持量子case語句的編程語言
    6.3  量子操作的衛式組合
      6.3.1  ?正運算元的衛式組合
      6.3.2  運算元值函數
      6.3.3  運算元值函數的衛式組合
      6.3.4  量子操作的衛式組合
    6.4  QuGCL程序的語義
      6.4.1  經典態
      6.4.2  半經典語義
      6.4.3  純量子語義
      6.4.4  最弱前置條件語義
      6.4.5  例子

    6.5  量子選擇
      6.5.1  選擇：通過概率性從經典轉換到量子
      6.5.2  概率性選擇的量子實現
    6.6  代數法則
    6.7  例子
      6.7.1  量子遊走
      6.7.2  量子相位估算
    6.8  討論
      6.8.1  量子操作衛式組合的係數
      6.8.2  通過子空間控制的量子case語句
    6.9  引理、命題和定理的證明
    6.10  文獻註解
  第7章  量子遞歸
    7.1  量子遞歸程序的語法
    7.2  啟發性示例：遞歸量子遊走
      7.2.1  遞歸量子遊走的規範
      7.2.2  如何求解遞歸量子方程
    7.3  二次量子化
      7.3.1  多粒子態
      7.3.2  Fock空間
      7.3.3  Fock空間的可觀測量
      7.3.4  Fock空間的演變
      7.3.5  粒子的產生與湮滅
    7.4  在自由Fock空間中求解遞歸方程
      7.4.1  自由Fock空間中運算元的域
      7.4.2  程序模式的語義泛函
      7.4.3  不動點語義
      7.4.4  語法逼近
    7.5  恢復對稱性與反對稱性
      7.5.1  對稱函數
      7.5.2  量子遞歸程序語義的對稱性
    7.6  量子遞歸的主系統語義
    7.7  例子：回顧遞歸量子遊走
    7.8  （帶量子控制的）量子while循環
    7.9  文獻註解
第四部分  發展前景
  第8章  發展前景
    8.1  量子程序與量子機
    8.2  量子編程語言的實現
    8.3  函數式量子編程
    8.4  量子程序的範疇語義
    8.5  從並行量子程序到量子並行
    8.6  量子編程中的糾纏
    8.7  模型檢測量子系統
    8.8  應用於物理學的量子編程
參考文獻
索引

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