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量子程序設計基礎(面向新工科專業建設電腦系列教材河南省十四五普通高等教育規劃教材)

  • 作者：編者:王震宇|責編:郭賽|總主編:張堯學
  • 出版社：清華大學
  • ISBN：9787302604853
  • 出版日期：2022/10/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：197
人民幣：RMB 54.5 元      售價：元
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內容大鋼
    本書系統介紹量子線路和量子程序設計的基礎知識及原理方法，精選的內容與編程實例旨在幫助學生培養量子程序設計、調試和分析等方面的基本能力，從而為將來的學習、研究和應用奠定基礎。
    全書既注重原理，又注重實踐，學生通過編程訓練和實踐能更準確地理解量子計算的基本概念和基礎理論。本書概念講解清楚，邏輯性強，通俗易懂，並配有大量圖表、例題和習題，是初學量子計算和量子程序設計的理想教材，可作為高等學校相關專業本科生和研究生的教材，也可供廣大從事量子信息科學研究的科技人員和學習量子程序設計的自學者參考。
作者介紹
編者:王震宇|責編:郭賽|總主編:張堯學
目錄
第1章  概論
  1.1  量子和量子力學
    1.1.1  量子的概念
    1.1.2  量子力學的產生
  1.2  量子比特
    1.2.1  經典比特到量子比特
    1.2.2  量子比特的重要概念
    1.2.3  量子比特物理實現方式
    1.2.4  經典比特與量子比特的區別
  1.3  量子計算
    1.3.1  經典計算到量子計算
    1.3.2  經典計算和量子計算的區別
    1.3.3  量子計算簡史
  1.4  量子程序與量子編程
  1.5  典型量子程序開發平台
  小結
  習題
第2章  量子比特與布洛赫球表示
  2.1  量子比特的數學描述
  2.2  量子比特幾何圖像
  2.3  量子比特的布洛赫球表示
    2.3.1  複平面單位圓
    2.3.2  量子態的原始極坐標表示
    2.3.3  全局相位不變性
    2.3.4  一化約束
    2.3.5  半形處理
  2.4  布洛赫球的性質
  2.5  量子測量
    2.5.1  投影測量
    2.5.2  正交基與量子態測量
    2.5.3  計算基下測量的完備性
  2.6  純態、混態及其密度矩陣
  2.7  量子門與量子態變遷
    2.7.1  酉變換與酉算符
    2.7.2  單量子比特的狀態演化可視化
  小結
  習題
第3章  單量子比特門
  3.1  單量子比特門OpenQASM語句
  3.2  Pauli門
    3.2.1  Pauli-X門
    3.2.2  Pauli-Y門
    3.2.3  Pauli-Z門
  3.3  Hadamardf
  3.4  相位門
    3.4.1  S門
    3.4.2  T門
    3.4.3  S門
    3.4.4  T門
    3.4.5  P門

  3.5  旋轉門
    3.5.1  RX門
    3.5.2  RY門
    3.5.3  RZ門
  3.6  任意軸旋轉門Rn（θ）
  小結
  習題
第4章  多量子比特門
  4.1  多量子比特門OpenQASM語句
  4.2  張量積
    4.2.1  張量積的定義和性質
    4.2.2  線性運算元的張量積
  4.3  多量子比特狀態空間表示
  4.4  受控非門
  4.5  互換門
  4.6  Toffoli門
  4.7  Fredkin門
  4.8  量子態演化
  小結
  習題
第5章  基於量子彙編指令的量子線路設計
  5.1  量子彙編指令語言OpenQASM
    5.1.1  OpenQASM語言基本語句
    5.1.2  OpenQASM量子線路編程實例
    5.1.3  圖形化量子線路開發工具Quantum Composer
  5.2  OpenQASM量子線路設計與調試
    5.2.1  Bell態觀測實驗
    5.2.2  OpenQASM自定義門的構建
    5.2.3  量子線路圖的輸入與編輯
    5.2.4  量子線路的單步調試
    5.2.5  結果實時可視化與分析
    5.2.6  模擬器運行
    5.2.7  遠程實體機運行
  5.3  量子邏輯門
    5.3.1  經典可逆AND門和量子AND門
    5.3.2  經典可逆OR門和量子OR門
    5.3.3  量子AND和量子OR的位擴展
  5.4  量子加法器
    5.4.1  經典單比特加法器
    5.4.2  量子全加器模型
    5.4.3  4位量子全加器的實現
  5.5  量子相位反衝
  小結
  習題
第6章  基於Python的量子程序設計
  6.1  IBM量子程序開發套件
    6.1.1  Qiskit總體架構
    6.1.2  Qiskit的安裝
  6.2  Qiskit量子程序代碼框架
    6.2.1  量子線路的創建與繪製

    6.2.2  編譯量子線路
    6.2.3  量子線路在後端運行
    6.2.4  結果可視化與分析
  6.3  模擬器運行
    6.3.1  Qasm Simulator
    6.3.2  Statevector Simulator
    6.3.3  Unitary Simulator
  6.4  實體機運行
  6.5  量子態可視化
    6.5.1  單量子比特布洛赫球表示可視化
    6.5.2  多量子比特布洛赫球表示可視化
  6.6  量子比特初態製備
    6.6.1  單量子比特初態製備
    6.6.2  多量子比特初態製備
  6.7  量子比特態測量實驗
    6.7.1  量子比特態測量原理
    6.7.2  量子比特態測量實驗與實現
  小結
  習題
第7章  量子演算法原理與實現
  7.1  Deutsch-Jozsa演算法
    7.1.1  演算法描述
    7.1.2  量子線路
    7.1.3  編程實現
    7.1.4  結果分析
  7.2  Grover演算法
    7.2.1  演算法描述
    7.2.2  量子線路
    7.2.3  編程實現
    7.2.4  結果分析
  7.3  量子傅里葉變換
    7.3.1  原理描述
    7.3.2  量子線路
    7.3.3  編程實現
    7.3.4  結果分析
  7.4  量子相位估計
    7.4.1  原理描述
    7.4.2  量子線路
    7.4.3  編程實現
    7.4.4  結果分析
  7.5  Shor演算法
    7.5.1  演算法描述
    7.5.2  量子線路
    7.5.3  編程實現
    7.5.4  結果分析
  7.6  HHL演算法
    7.6.1  演算法描述
    7.6.2  量子線路
    7.6.3  編程實現
    7.6.4  結果分析

  小結
  習題
參考文獻

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