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量子計算實戰

  • 作者:(比)約翰·沃斯|責編:郭泳澤|譯者:張雲翼
  • 出版社:人民郵電
  • ISBN:9787115618474
  • 出版日期:2025/01/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:238
人民幣:RMB 79.8 元      售價:
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內容大鋼
    在加密、科學建模、製造物流、金融建模和人工智慧等領域,量子計算可以極大提升解決問題的效率。量子系統正變得越來越強大,逐漸可用於生產環境。本書介紹了量子計算的思路與應用,在簡要說明與量子相關的科學原理之後,指導讀者實現量子計算演算法。本書將帶領讀者使用基於Java的Strange量子模擬器編寫量子程序,並探索量子位和量子邏輯門。在介紹標準Java和構建工具創建量子演算法的同時,本書還引入了有趣的示例和深入的解釋。

作者介紹
(比)約翰·沃斯|責編:郭泳澤|譯者:張雲翼
    約翰·沃斯是Java技術公司Gluo的聯合創始人之一、Java Champion稱號獲得者,獲數據挖掘工程碩士學位與應用物理學博士學位。

目錄
第1部分  量子計算導論
  第1章  進化,革命,還是炒作?
    1.1  期望管理
      1.1.1  硬體
      1.1.2  軟體
      1.1.3  演算法
      1.1.4  為什麼現在就開始量子計算?
    1.2  量子計算的顛覆性部分:貼近自然
      1.2.1  經典電腦的進化
      1.2.2  量子電腦的進化
      1.2.3  量子物理
    1.3  混合計算
    1.4  為量子電腦抽象軟體
    1.5  從量子到計算還是從計算到量子
    本章小結
  第2章  「Hello,world」量子計算版
    2.1  Strange簡介
    2.2  用Strange運行第一個示常式序
    2.3  分析HelloStrange的代碼
      2.3.1  構建過程
      2.3.2  代碼
      2.3.3  JavaAPI及其實現
    2.4  獲取並安裝Strange代碼
      2.4.1  下載代碼
      2.4.2  初識代碼庫
    2.5  後續步驟
    本章小結
  第3章  量子位與量子邏輯門:量子計算的基本單元
    3.1  經典位與量子位
    3.2  量子位的符號表示
      3.2.1  一個量子位
      3.2.2  多個量子位
    3.3  邏輯門:操作和觀測量子位
    3.4  第1個量子邏輯門:泡利X門
    3.5  在Strange中操作量子位
      3.5.1  QuantumExecutionEnvironment介面
      3.5.2  Program類
      3.5.3  Step和邏輯門
      3.5.4  結果
    3.6  量子電路的可視化
    本章小結
第2部分  基本概念及其在編程中的應用
  第4章  疊加態
    4.1  什麼是疊加態?
    4.2  用概率向量表示量子系統的狀態
    4.3  矩陣門操作簡介
      4.3.1  泡利X門的矩陣表示
      4.3.2  對疊加態的量子位運用泡利X門
      4.3.3  適用於所有邏輯門的矩陣
    4.4  阿達瑪門:產生疊加態的門

    4.5  運用阿達瑪門的Java代碼
    本章小結
  第5章  糾纏
    5.1  預測正反面
    5.2  獨立概率:經典方式
    5.3  獨立概率:量子方式
    5.4  糾纏的物理概念
    5.5  表徵量子糾纏的邏輯門
      5.5.1  轉換為概率向量
      5.5.2  受控非門(CNOT門)
    5.6  創建貝爾態:相關概率
    5.7  《瑪麗有個小量子位》
    本章小結
  第6章  量子網路初探
    6.1  量子網路的拓撲結構
    6.2  量子網路的障礙
      6.2.1  Java中的經典網路
      6.2.2  量子不可克隆定理
      6.2.3  傳輸量子位的物理限制
    6.3  泡利Z門與觀測
      6.3.1  泡利Z門
      6.3.2  觀測
    6.4  量子遠程傳態
      6.4.1  量子遠程傳態的目標
      6.4.2  第1步:Alice和Bob之間的糾纏
      6.4.3  第2步:Alice的操作
      6.4.4  第3步:Bob的操作
      6.4.5  運行應用程序
      6.4.6  量子與經典通信
    6.5  量子中繼器
    本章小結
第3部分  量子演算法與代碼
  第7章  對「Hello,world」的解釋
    7.1  從硬體到高級語言
    7.2  不同層次的抽象
    7.3  量子計算模擬器的其他語言
      7.3.1  方式
      7.3.2  其他語言資源
    7.4  Strange:高低級方法
      7.4.1  頂級API
      7.4.2  低級API
      7.4.3  何時使用何種介面
    7.5  StrangeFX:一種開發工具
      7.5.1  電路的可視化
      7.5.2  調試Strange代碼
    7.6  使用Strange創建個人電路
      7.6.1  量子算術:舒爾演算法小引
      7.6.2  將兩個量子位相加
      7.6.3  包含進位位的量子算術
      7.6.4  後續步驟

    7.7  模擬器、雲服務和真正的硬體
    本章小結
  第8章  利用量子計算的安全通信
    8.1  初始啟動問題
      8.1.1  利用網路傳輸位的問題
      8.1.2  利用一次性密鑰確保安全
      8.1.3  共享密鑰
    8.2  量子密鑰分配
    8.3  樸素方法
    8.4  利用疊加態
      8.4.1  應用兩個阿達瑪門
      8.4.2  發送疊加態量子位
    8.5  BB
      8.5.1  迷惑Eve
      8.5.2  Bob也迷惑了
      8.5.3  Alice和Bob進行通信
    8.6  Java中的量子密鑰分配
      8.6.1  代碼
      8.6.2  運行應用程序
    本章小結
  第9章  多伊奇-約薩演算法
    9.1  當解答不是問題時
    9.2  函數的性質
    9.3  可逆量子邏輯門
      9.3.1  實驗證據
      9.3.2  數學證明
    9.4  定義諭示
    9.5  從函數到諭示
      9.5.1  常數函數
      9.5.2  平衡函數
    9.6  多伊奇演算法
    9.7  多伊奇-約薩演算法
    9.8  結論
    本章小結
  第10章  格羅弗搜索演算法
    10.1  還需要一個新的搜索架構嗎?
      10.1.1  傳統搜索架構
      10.1.2  什麼是格羅弗搜索演算法?
    10.2  經典搜索問題
      10.2.1  通用的準備工作
      10.2.2  搜索列表
      10.2.3  利用函數搜索
    10.3  量子搜索:利用格羅弗搜索演算法
    10.4  概率與幅值
      10.4.1  概率
      10.4.2  幅值
    10.5  格羅弗搜索背後的演算法
      10.5.1  運行示例代碼
      10.5.2  疊加態
      10.5.3  量子諭示

      10.5.4  格羅弗擴散運算元:提高概率
    10.6  結論
    本章小結
  第11章  舒爾演算法
    11.1  一個小示例
    11.2  營銷炒作
    11.3  經典分解和量子分解
    11.4  一個跨領域問題
    11.5  問題描述
    11.6  舒爾演算法背後的基本原理
      11.6.1  周期函數
      11.6.2  解決一個不同的問題
      11.6.3  求周期的經典方法
      11.6.4  后處理步驟
    11.7  基於量子的實現
    11.8  利用量子邏輯門創建周期函數
      11.8.1  流程與電路
      11.8.2  步驟
    11.9  求周期
    11.10  實現中的挑戰
    本章小結
附錄A  Strange入門
  A.1  環境要求
  A.2  獲取和安裝示例代碼
  A.3  HelloStrange程序
附錄B  線性代數
  B.1  矩陣與向量的乘法
  B.2  矩陣乘法
  B.3  張量積

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