人人可懂的量子计算+2

内容简介

这是你能读懂的量子计算！

量子计算是量子物理与计算机科学的融合，将20世纪物理学中那些令人惊叹的观点融入一种的计算思维方式中。不过，量子计算不是一种新型的计算，而是对计算本质的发现。

本书由数学家Bernhardt撰写，用简明的数学语言来描述量子世界，只要求读者具备高中数学知识。书中从量子计算的基本单位——量子比特开始，然后讨论量子比特测量、量子纠缠和量子密码学。之后回顾了经典计算中的标准主题——比特、门和逻辑，并描述了Edward Fredkin的台球计算机。*后定义了量子门，考虑量子算法的速度，以及量子计算对未来生活的影响。

是时候用一种新的方式来思考计算到底是什么了，因为量子计算的时代在我们面前。

目录

译者序
前言
致谢
第1章　自旋 …… 1
1.1　量子钟 …… 7
1.2　同一方向的测量 …… 7
1.3　不同方向的测量 …… 8
1.4　测量 …… 10
1.5　 …… 11
1.6　光子与偏振 …… 13
1.7　小结 …… 17
第2章　线代数 …… 19
2.1　复数与实数 …… 20
2.2　向量 …… 21
2.3　向量的图解 …… 22
2.4　向量的长度 ?…… 23
2.5　标量乘法 …… 23
2.6　向量加法 …… 24
2.7　正交向量 …… 25
2.8　bra-ket内积 …… 26
2.9　bra-ket与长度 …… 27
2.10　bra-ket与正交 …… 28
2.11　标准正交基 …… 30
2.12　向量的基表示 …… 31
2.13　有序基 …… 34
2.14　向量的长度 …… 35
2.15　矩阵 …… 36
2.16　矩阵运算 …… 39
2.17　正交矩阵与酉矩阵 …… 41
2.18　线代数工具箱 …… 42
第3章　自旋与量子比特 …… 44
3.1　概率 …… 44
3.2　量子自旋的数学表示 …… 45
3.3　等价状态 …… 49
3.4　自旋方向与基 …… 51
3.5　装置旋转60° …… 54
3.6　光子偏振的数学模型 …… 55
3.7　偏振方向与基 …… 56
3.8　偏振滤波实验 …… 57
3.9　量子比特 …… 59
3.10　Alice、Bob与Eve …… 61
3.11　概率偏振与相干 …… 64
3.12　Alice、Bob、Eve和BB84协议 …… 65
第４章　纠缠 …… 69
4.1　非纠缠量子比特 …… 70
4.2　非纠缠量子比特的计算 …… 72
4.3　纠缠量子比特的计算 …… 74
4.4　超光速通信 …… 77
4.5　张量积的标准基 …… 79
4.6　如何制备纠缠的量子比特 …… 80
4.7　使用OT门制备纠缠的量子比特 …… 82
4.8　纠缠的量子钟 …… 84
第5章　贝尔不等式 …… 87
5.1　不同基下的纠缠量子比特 …… 89
5.2　爱因与定域实在 …… 93
5.3　爱因和隐变量 …… 95
5.4　纠缠的经典解释 …… 95
5.5　贝尔不等式 …… 97
5.6　量子力学的解释 …… 98
5.7　经典的解释 …… 100
5.8　测量 …… 105
5.9　量子密钥分发的Ekert协议 …… 106
第6章　经典逻辑、门和电路 …… 109
6.1　逻辑 …… 110
6.2　布尔代数 …… 112
6.3能的完备 …… 115
6.4　门 …… 119
6.5　电路 …… 121
6.6　与非门是一个通用门 …… 123
6.7　门与计算 …… 123
6.8　存储 …… 126
6.9　可逆计算 …… 127
6.10　台球计算 …… 135
第7章　量子门和电路 …… 141
7.1　量子比特 …… 142
7.2　受控非门 …… 143
7.3　量子门 …… 145
7.4　作用于一个量子比特的量子门 …… 146
7.5　是否存在通用量子门 …… 149
7.6　非克隆定理 …… 149
7.7　量子计算与经典计算 …… 153
7.8　贝尔电路 …… 153
7.9　超密编码 …… 156
7.10　量子隐形传态 …… 160
7.11　纠错 …… 165
第8章　量子算法 …… 173
8.1　P与NP …… 174
8.2　量子算法是否比经典算法快 …… 177
8.3　查询复杂 …… 178
8.4　Deutsch算法 …… 178
8.5　Hadamard矩阵的Kronecker积 …… 184
8.6　Deutsch-Jozsa算法 …… 188
8.7　Simon算法 …… 194
8.8　复杂类 …… 206
8.9　量子算法 …… 209
第9章　量子计算的作用 …… 212
9.1　Shor算法与密码分析 …… 213
9.2　Grover算法与数据检索 …… 218
9.3　化学与模拟 …… 224
9.4　硬件 …… 226
9.5　量子霸权行宇宙 …… 231
9.6　计算 …… 232