《量子计算机研究(上):原理和物理实现》 李承祖, 陈平形, 梁林梅, 等【摘要 书评 试读】图书
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出版社: 科学出版社; 第1版 (日)
精装: 335页
语种： 简体中文
24 x 17.2 x 2 cm
品牌: 科学出版社
ASIN: B005K707ME
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前言第1章 计算机从经典到量子1.1 计算机的基本条件1.1.1 计算1.1.2 计算机的物理本质1.1.3 在一个物理系统实现计算机的必要条件1.1.4 量子计算概念的起源1.2 早期的计算工具1.2.1 数、原始的计算工具1.2.2 筹算——用筹的位置、横竖、数量状态编码1.2.3 珠算——用算珠的不同位置和数量状态编码1.3 机械计算机和电磁计算机1.3.1 机械计算机1.3.2 电磁计算机1.4 电子计算机1.4.1 电子管计算机1.4.2 晶体管1.4.3 现代电子计算机1.4.4 电子计算机的体系结构1.4.5 电子计算机的基本逻辑电路1.4.6 电子计算机的各种存储设备1.4.7 经典计算机1.5 量子态和量子计算机编码1.5.1 量子态的描述——波函数和量子态叠加原理1.5.2 量子态的时间演化和计算操作1.5.3 量子计算机的输出——量子测量1.5.4 量子测量和量子计算机编程1.6 量子计算机编码态的非经典性质1.6.1 量子纠缠现象1.6.2 量子态非克隆定理1.6.3 量子计算机和经典计算机参考文献第2章 量子位和量子逻辑门2.1 量子位2.1.1 量子位概念2.1.2 量子位态的表示2.1.3 多量子位态2.2 经典通用逻辑门组和经典可逆计算2.2.1 经典通用逻辑门组2.2.2 Landauer原理2.2.3 经典可逆计算2.2.4 经典可逆计算的通用门——Toffoli门2.3 量子逻辑门2.3.1 量子一位门2.3.2 量子二位门2.3.3 量子多位门2.4 量子计算的通用逻辑门组2.4.1 量子通用逻辑门组2.4.2 证明量子通用逻辑门组的引理2.4.3 证明两位控制非门和一位U门构成量子通用逻辑门组2.5 量子通用逻辑门组的其他形式2.5.1 包括两量子位控制相位门的通用逻辑门组2.5.2 交换门的平方根和包含交换门平方根的通用量子逻辑门组2.5.3 单量子位H门的分解2.5.4 两量子位C门参考文献第3章 量子算法3.1 算法的概念和算法复杂性3.1.1 可计算性理论、Turing机3.1.2 计算和算法的概念3.1.3 算法复杂性理论、P类和NP类算法3.1.4 量子计算和经典算法复杂性3.2 几个简单问题的量子算法3.2.1 Deutsch问题的量子算法3.2.2 Deutsch-Jozsa问题的量子算法3.2.3 Bernstein-Vazirani问题的量子算法3.2.4 Simon问题的量子算法3.3 随机数据库搜索的量子算法3.3.1 随机数据库搜索问题3.3.2 量子Oracle3.3.3 Grover迭代算法的构造3.3.4 Grover算法性能估计3.3.5 Grover搜索算法是最优搜索算法3.4 Shor分解大数质因子的量子算法3.4.1 求最大公约数的Euclid算法3.4.2 把分解大数质因子归约为求阶问题3.4.3 求随机数阶的量子算法3.4.4 量子离散Fourier变换算法3.5 量子Fourier变换及其应用3.5.1 量子Fourier变换3.5.2 量子Fourier变换的有效实现3.5.3 量子Fourier变换和相位估计3.6 量子算法和隐藏子群问题3.6.1 指数加速量子算法的群论描述3.6.2 Abel群上函数的Fourier变换3.6.3 指数加速量子算法和隐藏子群问题3.6.4 非Abel群隐藏子群问题3.7 量子系统的动力学模拟算法3.7.1 量子系统动力学模拟原理3.7.2 Fermi系统的量子模拟算法3.7.3 Bose系统的量子模拟算法3.7.4 从模拟结果中获得信息的测量参考文献第4章 量子计算机动力学模型4.1 量子计算机系统Hamilton量的一般形式4.1.1 量子位动力学的半自旋Fermi子模型4.1.2 两体相互作用Hamilton量4.1.3 量子信息读出——测量4.1.4 环境作用、量子计算机Hamilton量普遍形式4.2 单量子位门操作(Ⅰ)4.2.1 单量子位动力学方程4.2.2 单量子位态绕z轴的任意转动4.2.3 单量子位态的任意转动变换4.2.4 单量子位态转动的几个特例4.3 单量子位门操作(Ⅱ)4.3.1 射频电磁场作用下单量子位Hamilton量4.3.2 射频电磁场作用下单量子位态的时间演化4.3.3 射频电磁场作用下单量子位态的共振激发4.4 两量子位门操作4.4.1 相互作用表象中的时间演化算子4.4.2 Baker-Campbell-Hausdorf公式4.4.3 利用特殊形式的两体相互作用执行两量子位门操作4.4.4 相互作用势取Ising势时的两量子位门操作4.5 辐射场和物质量子位的相互作用4.5.1 辐射场的Hamilton量、电磁场的量子化4.5.2 原子、离子系统的Hamilton量4.5.3 辐射场和两能级原子的相互作用、旋转波近似4.6 量子计算机系统消相干理论、超算子方法4.6.1 子系统态的约化密度算子描述及其演化4.6.2 超算子和超算子的算子和表示4.6.3 量子态消相干理论4.7 量子位态消相干的例子4.7.1 单量子位和环境相互作用算子基4.7.2 量子位去极化引起的消相干4.7.3 量子位相对相位阻尼引起的消相干4.7.4 量子位自发衰变引起的消相干4.8 量子计算机系统消相干理论、主方程方法4.8.1 Markoff近似4.8.2 量子计算机非幺正演化的主方程4.8.3 阻尼振子4.9 实现量子计算机的物理条件4.9.1 实现量子计算机的基本条件4.9.2 量子计算机中的通信问题4.9.3 关于量子计算机的物理实现参考文献第5章 离子阱量子计算机5.1 线性Paul阱和离子晶体5.1.1 Paul势阱和单离子运动5.1.2 离子在阱中的平衡位置5.1.3 Paul阱中离子振动模5.2 囚禁在阱中的离子和激光场的相互作用5.2.1 囚禁离子运动的Hamilton量5.2.2 囚禁离子和激光场相互作用5.2.3 光场和离子内部态耦合常数的计算5.3 离子阱量子位、量子位态的初始化和读出5.3.1 〈sup〉40〈/sup〉C〈sup〉+〈/sup〉〈sub〉a〈/sub〉离子的能级结构5.3.2 离子振动量子态的初始化5.3.3 离子内态的初始化和读出5.4 用〈sup〉40〈/sup〉C〈sup〉+〈/sup〉〈sub〉a〈/sub〉离子量子计算的通用逻辑门5.4.1 单量子位门操作5.4.2 振动量子位的单量子位转动——复合脉冲技术5.4.3 两量子位门操作5.5 Deutsch-Josza算法的离子阱验证5.5.1 Deutsch-Josza算法的主要步骤5.5.2 算法在离子阱量子计算机上的实现5.6 离子阱量子计算的简要评述5.6.1 实验研究进展5.6.2 离子阱量子计算中的消相干问题5.6.3 离子阱量子计算机规模化问题5.6.4 离子阱量子计算机研究的新思路参考文献第6章 基于半导体量子点的量子计算机6.1 半导体量子点6.1.1 半导体异质结构自组织生长量子点6.1.2 2维电子气门限量子点6.1.3 横向门限量子点门电极设计6.2 量子点物理(Ⅰ)6.2.1 能量量子化6.2.2 量子点模型和常数相互作用假设6.2.3 宏观量子隧道效应和库仑阻塞6.3 量子点物理(Ⅱ)6.3.1 量子点上的单电子态6.3.2 量子点上双电子态6.3.3 双量子点上的电子态6.3.4 Pauli自旋阻塞6.4 电子自旋量子位和通用逻辑门操作6.4.1 电子自旋量子位6.4.2 电子自旋量子位的一位门操作6.4.3 电子自旋量子位的二位门操作6.4.4 使用交换相互作用的通用量子计算6.5 电子自旋态的制备和测量6.5.1 电子自旋态制备6.5.2 量子点上电荷态测量6.5.3 单电子自旋态读出6.6 量子点量子计算机简要评述6.6.1 实验进展6.6.2 消相干问题6.6.3 展望参考文献第7章 固体超导量子计算机7.1 超导体物理7.1.1 超导体的零电阻效应7.1.2 超导体的Meissner效应7.1.3 超导体比热7.1.4 超导能隙和同位素效应7.2 超导体理论7.2.1 两流体模型7.2.2 London方程7.2.3 BCS理论:Cooper对模型7.2.4 Ginzburg-Landau(G-L)理论7.2.5 磁通量子化7.3 Josephson效应7.3.1 Josephson效应7.3.2 Josephson方程7.3.3 Josephson结的性质7.3.4 Josephson结的伏安特性7.4 超导量子干涉器7.4.1 A-B效应7.4.2 超导量子干涉现象7.5 超导Josephson结电路的量子化7.5.1 包含Josephson结电路的动力学性质7.5.2 正则量子化方法7.5.3 电流偏置Josephson结电路的动能和势能7.5.4 电流偏置Josephson结电路的Hamilton量7.5.5 磁通偏置Josephson结电路的Hamilton量7.6 超导电荷量子位7.6.1 简单电荷量子位7.6.2 具有可调Josephson耦合的电荷量子位7.6.3 电荷量子位间的耦合7.7 超导磁通量子位7.7.1 磁通量子位7.7.2 三结磁通量子位7.7.3 磁通量子位耦合7.8 超导量子位态读出和态制备7.8.1 超导相位量子位的直接破坏测量7.8.2 电荷量子位态非破坏读出7.8.3 磁通量子位态读出7.8.4 超导量子位态制备7.9 关于超导量子计算机的简要评述7.9.1 超导量子计算机实验研究7.9.2 消相干问题7.9.3 超导量子计算机规模化问题参考文献第8章 绝热量子计算8.1 量子绝热定理及绝热近似成立的条件8.1.1 量子绝热定理8.1.2 量子绝热条件8.2 绝热量子计算概要8.2.1 绝热量子计算的基本思想8.2.2 三元可满足性问题的绝热量子计算8.2.3 关于绝热量子计算的几点评注8.3 绝热量子算法的通用性8.3.1 绝热和线路两个模型中单量子位转动的等价性8.3.2 二量子位CNOT门的绝热量子计算模拟8.4 容错绝热量子计算和时间最优绝热量子计算8.4.1 容错绝热量子计算8.4.2 时间最优的绝热量子计算参考文献第9章 簇态和簇态上的量子计算9.1 簇态9.1.1 簇态的概念9.1.2 由簇态生成给出的簇态的表达式9.1.3 簇态的几个例子9.1.4 簇态的计算基展开表达式9.2 簇态满足的本征值方程9.2.1 簇态满足的本征值方程、关联算子9.2.2 用关联算子的量子数标记簇态9.2.3 单量子位投影测量9.2.4 测量簇态中部分量子位后态满足的本征值方程9.3 簇态的性质9.3.1 簇态上的*〈sub〉z〈/sub〉测量9.3.2 簇态上的*〈sub〉x〈/sub〉、*〈sub〉y〈/sub〉测量9.3.3 簇态的熔接9.3.4 簇态的纠缠性质9.4 簇态上的基本逻辑门操作9.4.1 在簇态上用单量子位测量模拟基本逻辑门操作的步骤9.4.2 在簇态上用单量子位投影测量实现H门9.4.3 簇态上以测量为基础的量子计算的简单解释9.4.4 簇态上绕x轴的任意转动操作9.5 在簇态上模拟量子逻辑门的定理9.5.1 测量模式9.5.2 关于在簇态上模拟基本量子逻辑门的定理9.5.3 定理的证明9.6 簇态上的通用量子计算(Ⅰ)9.6.1 恒等门的实现——单量子位态的隐形传送9.6.2 单量子位态绕x轴的任意转动9.6.3 H门9.6.4 π/2相位门9.7 簇态上的通用量子计算(Ⅱ)9.7.1 绕z轴转动任意角度α9.7.2 单量子位态的任意转动9.7.3 两量子位控制非门(CNOT)9.7.4 交换门9.8 基本逻辑门的级联、簇态上的量子计算9.8.1 基本逻辑门的级联9.8.2 副产品算子的传播和计算结果的输出9.8.3 副产品算子的解释9.8.4 簇态上的量子计算概述9.9 关于簇态上量子计算的简要评述9.9.1 簇态上量子计算的非网络性质9.9.2 簇态上量子计算的时间顺序和时间复杂度9.9.3 信息流矢量9.9.4 簇态量子计算研究进展参考文献
4.4 颗星，最多 5 颗星2 星01 星0与其他买家分享您的想法留言者版本: 精装|已确认购买内容广,前沿,但内容浅,可以作为入门参考书.价格有点贵,35元应该对得起这本书.留言者版本: 精装|已确认购买内容翔实，是国内比较好的量子信息方面的书。留言者版本: 精装|已确认购买喜欢内容 比较详细 实用留言者版本: 精装|已确认购买专业课要用，内容也很丰富留言者版本: 精装|已确认购买讲的既有概述，也有具体问题分析。
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段路明在清华大学做量子计算机科普讲演
量子计算机为什么计算速度快？又为什么那么难做？
　　2017年5月，在中国科技界发生了很多大事：从吴文俊院士去世到颜宁从清华离职加盟普林斯顿，从民间科学家宣布&电荷不存在&引发闹剧到国产大飞机腾空而起&&在这些大事件中，有一件事具有革命性的历史意义&&5月3日，中国科学技术大学潘建伟院士在上海宣布：我国科研团队成功构建的光量子计算机，首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力，并在世界上首次成功实现十个超导量子比特纠缠。
　　那么，到底什么是量子计算机呢？我们来听听名家怎么说。
　　日晚，美国密歇根大学费米讲席教授、清华大学姚期智讲座教授、著名量子计算机专家段路明在清华大学做了题目《量子计算与人工智能》的科普讲座。讲座吸引了近千名大学生到场聆听。
　　段路明说：&量子计算的发展已经有很长了历史了，量子计算一开始的发展与爱因斯坦与玻尔的争论有关系。&
　　在量子力学的初始之初，爱因斯坦与玻尔是量子理论的两个奠基人，但他们两位对量子力学的本质有一个漫长的争论。
　　争论一开始涉及到量子力学的概率统计解释：在量子力学中，一个电子出现的位置是不确定的，就好像是上帝在掷骰子一样。
　　在量子力学的概率统计解释这件事情上，爱因斯坦的名言是&上帝不掷骰子！&
　　而玻尔的名言是：&爱因斯坦，你别管上帝到底掷不掷骰子！& & &
　　这仅仅是争论的开始，随着争论的深入，爱因斯坦提出了著名的EPR悖论来痛击以概率幅为主要数学工具的量子力学，认为量子力学违反他的狭义相对论的基本思想：信息的传递速度是不能超过光速的。EPR悖论的本质是量子纠缠，后来被一个叫约翰.贝尔的物理学家构造了一个实验来进行检测，实验结果并不支持爱因斯坦的基本观点。
　　从这段量子力学历史上著名的争论开始说起，段路明强调说：&量子力学中最主要的问题不仅仅是概率的问题，而是概率幅的问题。概率与概率幅有什么不一样呢？概率是一个实数，但概率幅是一个复数，所以后者会产生相干性。量子计算机为什么会有与经典计算机完全不一样的特性，就是因为这个量子相干性。&
　　在量子力学中，概率幅相当于把概率开根号，或者倒过来说&&概率是概率幅的模平方。
　　正因为有了量子相干性，所以在多个粒子存在的情况下，会出现量子纠缠现象。
　　量子计算机本质上是利用了量子相干性与量子纠缠的性质。
　　段路明介绍说，量子计算机天生是并行计算的，量子计算机的计算能力与参与量子纠缠的量子比特（粒子）的个数n有指数增长的关系&&这种&指数加速&是量子计算机的本质特性，所以量子计算机的计算能力较强。量子计算机超强的计算能力依靠的是很多个粒子进行量子纠缠。
　　在5月3日中国科技大学发布的新闻中，中国科学家宣布实现了10个超导量子比特的量子纠缠，这10个量子比特的纠缠就已经是目前世界上最牛的水平了。
　　因此，如果在未来能做到100个量子比特的纠缠，那么量子计算机的计算能力会有巨大的提高，具体提到的数量级不是100除以10等于10倍，而是2的100次方除以2的10次方等于2的90次方倍的提高。这就是&指数加速&。
　　在未来社会，一旦有了这种计算能力超强的量子计算机，那么一般基于DH密钥交换系统或者RSA公钥密码体系的网络加密方案都可以被量子计算机破解。因此，一旦量子计算机问世，那么理论上地球上所有的网络密码系统都是不安全的，无论是电子邮件还是网上银行转账，都可以被量子计算机破解。
　　功能如此强大的量子计算机为什么还没有做出来呢？其中一个原因就在于参与量子纠缠的量子比特数增加以后，整个系统就好像从一个村庄变成了一个城市，人口的增加导致问题增加，容易产生&量子退相干&，所以量子计算机目前还没有应用到老百姓的生活中。
关键词 ：段路明 量子计算机
加点氮化钴，二氧化碳就能“变废为宝”
见招拆招，防御衣服上的各种“毒物”！
豚鼠当警员 靠卖萌宣传安全驾驶
科学的新时代真的已经开始了！
难道，引力波的电磁对应体真的被找到了？
你的眼睛欺骗了你。
用最简单的语言告诉你~
城市形象宣传片：《北京》
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2017年度十佳新锐科普创客大赛火热进行中…
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