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量子計算十講/十講系列/電腦科學前沿叢書

  • 作者：編者:孫曉明|責編:梁偉
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111735168
  • 出版日期：2024/02/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：336
人民幣：RMB 89 元      售價：元
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內容大鋼
    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素因數分解演算法、Grover搜索演算法、量子遊走、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。
作者介紹
編者:孫曉明|責編:梁偉
    孫曉明     2005年獲清華大學博士學位，現任中國科學院計算技術研究所研究員，量子計算與演算法理論實驗室主任，中國科學院大學崗位教授，國家傑出青年科學基金獲得者。主要研究領域為演算法與計算複雜性、量子計算等，曾獲王選傑出青年學者獎等，入選首批基金委優青、首批萬人計劃青年拔尖人才，目前擔任中國電腦學會理論電腦科學專業委員會主任。
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
    1.1.1  Hilbert空間及線性運算元
    1.1.2  隨機變數及其函數
  1.2  量子力學的基礎
    1.2.1  量子力學基本假設
    1.2.2  密度運算元上的度量
    1.2.3  量子線路
  1.3  本講小結
  參考文獻
第2講  Shor素因數分解演算法
  2.1  量子傅里葉變換
  2.2  相位估計
    2.2.1  相位估計電路圖
    2.2.2  相位估計精度分析
    2.2.3  相位估計演算法過程
  2.3  量子求階演算法
    2.3.1  求階中用到的數論知識
    2.3.2  求階問題與量子演算法
    2.3.3  模冪運算
    2.3.4  連分式分解
    2.3.5  求階量子演算法及性能分析
  2.4  Shor素因數分解演算法詳解
    2.4.1  演算法過程
    2.4.2  一個分解實例
  2.5  Shor素因數分解演算法的實驗進展
  2.6  Shor素因數分解演算法的經典模擬
    2.6.1  乘法器的構造
    2.6.2  帶模加法器的構造
  2.7  本講小結
  參考文獻
第3講  Grover搜索演算法
  3.1  原始Grover演算法
    3.1.1  預備知識
    3.1.2  演算法描述與分析
    3.1.3  目標點個數未知的處理方法
    3.1.4  最優性證明
  3.2  Grover演算法的擴展
    3.2.1  精確量子搜索
    3.2.2  魯棒量子搜索
    3.2.3  量子計數
    3.2.4  量子振幅放大
  3.3  Grover演算法的應用
    3.3.1  NP完全問題加速求解
    3.3.2  量子演算法搜索最小值
    3.3.3  其他問題
  3.4  本講小結

  參考文獻
第4講  線性方程組的量子求解演算法
  4.1  HHL演算法
    4.1.1  量子模擬
    4.1.2  演算法假設
    4.1.3  演算法思想
    4.1.4  演算法步驟
    4.1.5  複雜性分析
    4.1.6  討論
  4.2  CKS演算法
    4.2.1  演算法思想
    4.2.2  傅里葉方法
    4.2.3  演算法實現和複雜性分析
    4.2.4  討論
  4.3  量子奇異值估計演算法和WZP演算法
    4.3.1  量子奇異值估計演算法
    4.3.2  WZP演算法
    4.3.3  討論
  4.4  本講小結
  參考文獻
第5講  量子遊走基礎
  5.1  量子遊走模型
    5.1.1  離散量子遊走模型
    5.1.2  連續量子遊走模型
    5.1.3  模型之間的轉化
  5.2  基於量子遊走的通用量子計算
    5.2.1  基於連續量子遊走的通用量子計算
    5.2.2  基於離散量子遊走的通用量子計算
  5.3  本講小結
  參考文獻
第6講  量子遊走應用
  6.1  基於量子遊走的演算法
    6.1.1  元素區分
    6.1.2  三角形搜索
    6.1.3  連續量子遊走搜索演算法
    6.1.4  基於Markov鏈隨機遊走的量子化
    6.1.5  mixing time
  6.2  基於多硬幣量子遊走的通信協議
    6.2.1  基於量子遊走的隱形傳輸框架
    6.2.2  基於兩硬幣量子遊走的完美狀態轉移
    6.2.3  基於多硬幣量子遊走的高維糾纏態的生成
  6.3  本講小結
  參考文獻
第7講  量子計算複雜性
  7.1  量子圖靈機與量子電路
    7.1.1  量子圖靈機
    7.1.2  量子電路
    7.1.3  量子圖靈機與量子電路的等價性
  7.2  量子多項式時間複雜性類
    7.2.1  量子多項式時間類的性質

    7.2.2  量子計算與計數複雜性
  7.3  量子梅林亞瑟與哈密頓量複雜性
    7.3.1  量子梅林亞瑟的定義
    7.3.2  量子Cook-Levin定理
    7.3.3  強完備性可靠性間隙放大定理
    7.3.4  量子梅林亞瑟的上界
    7.3.5  關於QMA及其相關複雜性類的討論
  7.4  量子交互證明系統
    7.4.1  單證明人量子交互證明系統
    7.4.2  量子交互證明系統的並行化
    7.4.3  多證明人量子交互證明系統與貝爾不等式的複雜性問題
  7.5  其他問題
  7.6  本講小結
  參考文獻
第8講  量子查詢複雜性模型
  8.1  經典查詢複雜性與量子查詢複雜性
    8.1.1  經典查詢複雜性模型
    8.1.2  量子查詢複雜性模型
  8.2  常見量子查詢演算法
    8.2.1  Deutsch-Jozsa問題
    8.2.2  Grover搜索
    8.2.3  權重判定問題
    8.2.4  碰撞問題
  8.3  證明量子查詢複雜性下界的多項式方法
    8.3.1  布爾函數的精確/近似多項式表示
    8.3.2  量子查詢複雜性與近似多項式次數
    8.3.3  無結構搜索問題的量子查詢複雜性下界
  8.4  證明量子查詢複雜性下界的對手方法
    8.4.1  原始量子對手方法
    8.4.2  AND-OR樹的量子查詢複雜性下界
    8.4.3  通用量子對手方法
  8.5  本講小結
  參考文獻
第9講  量子通信複雜性
  9.1  通信複雜性模型
  9.2  量子通信複雜性模型
  9.3  高效量子通信協議
  9.4  量子通信複雜性下界
    9.4.1  基於矩陣分析方法的量子通信複雜性下界
    9.4.2  基於量子資訊理論方法的量子通信複雜性下界
    9.4.3  通信複雜性的「直和-直積」猜想
  9.5  量子通信複雜性的其他領域
    9.5.1  多方量子通信複雜性
    9.5.2  分散式量子計算
    9.5.3  嘈雜量子通信複雜性
  9.6  本講小結
  參考文獻
第10講  量子糾錯
  10.1  量子糾錯的困難和挑戰
    10.1.1  經典計算糾錯的基本原理

    10.1.2  量子特性給量子糾錯帶來的困難
  10.2  量子糾錯的基本原理
    10.2.1  Shor編碼介紹
    10.2.2  量子糾錯的一般性理論
  10.3  量子糾錯碼的構造
    10.3.1  穩定子編碼理論
    10.3.2  穩定子編碼的構造和分析
  10.4  容錯量子計算介紹
    10.4.1  基本思想
    10.4.2  量子計算的閾值定理
  10.5  量子糾錯的研究現狀
    10.5.1  非可加性量子編碼
    10.5.2  表面碼
    10.5.3  定製糾錯碼
    10.5.4  量子雜訊壓制
  10.6  本講小結
  參考文獻

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