量子計算與量子信息：10周年版

《量子計算與量子信息：10周年版》是2022年電子工業出版社出版的圖書，作者是Michael A．Nielsen Isaac L．Chuang 。

基本介紹

• 中文名：量子計算與量子信息：10周年版
• 作者：Michael A．Nielsen Isaac L．Chuang
• 譯者：孫曉明、 尚雲、 李綠周、 尹璋琦、 魏朝暉 、田國敬
• 出版時間：2022年3月
• 出版社：電子工業出版社
• 頁數：620 頁
• ISBN：9787121426872
• 類別：計算機理論類圖書
• 定價：168 元 
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝

內容簡介

《量子計算與量子信息：10周年版》介紹了量子計算和量子信息領域的主要思想和技術。該領域的快速發展及其跨學科的性質使得新來者很難全面地了解其中重要的技術和研究成果。本書共分為3 部分：第1 部分概述了量子計算和量子信息領域的主要思想和研究成果，並介紹了計算機科學、數學和物理學領域的相關背景材料，這些材料是深入理解量子計算和量子信息所必需的；第2 部分詳細描述了量子計算；第3 部分是關於量子信息的，內容涉及什麼是量子信息，如何使用量子態表示和交流信息，以及如何描述和處理量子信息和經典信息的破壞。

圖書目錄

第1章簡介與概述

1.1全貌

1.1.1量子計算和量子信息的歷史

1.1.2未來發展方向

1.2量子比特

1.3量子計算

1.3.1單量子比特門

1.3.2多量子比特門

1.3.3除計算基外的測量

1.3.4量子電路

1.3.5量子比特複製電路？

1.3.6示例：貝爾態

1.3.7示例：量子隱形傳態

1.4量子算法

1.4.1量子計算機的經典計算

1.4.2量子並行性

1.4.3Deutsch算法

1.4.4Deutsch–Jozsa算法

1.4.5量子算法總結

1.5實驗量子信息處理

1.5.1Stern-Gerlach實驗

1.5.2實用量子信息處理的前景

1.6量子信息

1.6.1量子信息理論：一些問題

1.6.2更廣泛背景下的量子信息

第1部分基礎概念

第2章量子力學基礎

2.1線性代數

2.1.1基和線性無關性

2.1.2線性運算元和矩陣

2.1.3泡利矩陣

2.1.4內積

2.1.5特徵向量和特徵值

2.1.6伴隨和厄米運算元

2.1.7張量積

2.1.8運算元函式

2.1.9對易式和反對易式

2.1.10極式分解和奇異值分解

2.2量子力學的假設

2.2.1狀態空間

2.2.2演化

2.2.3量子測量

2.2.4區分量子狀態

2.2.5投影測量

2.2.6POVM測量

2.2.7相位

2.2.8複合系統

2.2.9量子力學：總覽

2.3套用：超密編碼

2.4密度運算元

2.4.1量子狀態的系綜

2.4.2密度運算元的一般性質

2.4.3約化密度運算元

2.5施密特分解與純化

2.6EPR和貝爾不等式

第3章計算機科學簡介

3.1計算模型

3.1.1圖靈機

3.1.2電路

3.2計算問題的分析

3.2.1如何量化計算資源

3.2.2計算複雜性

3.2.3判定性問題與複雜性類P與NP

3.2.4更多的複雜性類

3.2.5能量與計算

3.3關於計算科學的觀點

第4章量子電路

4.1量子算法

4.2單量子比特運算

4.3受控運算

4.4測量

4.5通用量子門

4.5.1兩級酉門是通用的

4.5.2單量子比特和受控非門是通用的

4.5.3通用運算的一個離散集合

4.5.4逼近任意酉門一般是難的

4.5.5量子計算複雜度

4.6量子電路模型計算總結

4.7量子系統的模擬

4.7.1行為模擬

4.7.2量子模擬算法

4.7.3說明性示例

4.7.4量子模擬展望

第2部分量子計算

第5章量子傅立葉變換及其套用

5.1量子傅立葉變換

5.2相位估計

5.3套用：求階與因子分解問題

5.3.1套用：求階

5.3.2套用：因子分解

5.4量子傅立葉變換的一般套用

5.4.1周期查找

5.4.2離散對數問題

5.4.3隱含子群問題

5.4.4其他的量子算法？

第6章量子搜尋算法

6.1量子搜尋算法

6.1.1Oracle

6.1.2過程

6.1.3幾何可視化

6.1.4性能

6.2作為量子模擬的量子搜尋

6.3量子計數

6.4NP完全問題解的加速

6.5無結構資料庫的量子搜尋

6.6搜尋算法的性

6.7黑盒算法的極限

第7章量子計算機：物理實現

7.1指導性原則

7.2量子計算的條件

7.2.1量子信息的表示

7.2.2執行酉變換

....

12.5.2糾纏蒸餾與稀釋

12.5.3糾纏蒸餾與量子糾錯

12.6量子密碼學

12.6.1私鑰密碼學

12.6.2隱私放大和信息協調

12.6.3量子密鑰分發

12.6.4隱私和相干信息

12.6.5量子密鑰分發的安全性

附錄A機率論基礎

附錄B群論

附錄CSolovay-Kitaev定理

附錄D數論

附錄E公鑰密碼和RSA密碼系統

附錄FLieb定理的證明

參考文獻

作者簡介

作者簡介

Michael A．Nielsen （麥可 A. 尼爾森）

曾任澳大利亞聯邦教授、圓周理論物理研究所高級研究員，曾在洛斯阿拉莫斯國家實驗室擔任訪問職務，並曾在加利福尼亞理工學院擔任托爾曼博士後研究員。

Isaac L．Chuang（艾薩克 L. 莊）

現任麻省理工學院數據學習中心副主任，物理系和電氣工程系教授，曾在史丹福大學獲得電氣工程博士學位，赫茲基金會的研究員，同時還擁有麻省理工學院的物理學和電氣工程學位。

譯者介紹

孫曉明，中國科學院計算技術研究所研究員。主要研究領域為算法與計算複雜性、量子計算等。曾獲首批國家自然科學基金優秀青年基金資助，入選zhongzubu首批萬人計畫青年拔尖人才，中國密碼學會優秀青年獎、密碼創新二等獎。目前擔任中國計算機學會理論計算機科學專委會主任，全國量子計算與測量標準化技術委員會委員，還擔任《軟體學報》《計算機研究與發展》《中國科學:信息科學》《Information and Computation》《JCST》《FCS》等雜誌編委或青年編委。

尚雲，中國科學院數學與系統科學研究院研究員、CCF量子計算專委會常務委員、CCF傑出會員。主要研究興趣是量子計算基礎理論、量子遊走、量子機器學習、量子點元胞自動機電路的自動設計與最佳化等，發表論文50多篇。獲CCF科學技術獎自然科學二等獎(1/5，2021)，英國皇家物理學會IOP高引用作者獎(2021),王寬誠優秀女科學家專項獎(2012)等。

李綠周，中山大學計算機學院量子計算與計算機理論研究所教授、中國計算機學會（CCF）量子計算專業組副主任、CCF理論計算機科學專委會常務委員、CCF傑出會員。2009年6月畢業於中山大學計算機科學系，獲博士學位。長期從事量子計算方面的研究，目前研究興趣具體包括量子算法與複雜性、量子機器學習、量子線路最佳化等，在國內外知名學術期刊發表論文60餘篇，出版學術專著1部，“量子計算模型與算法的研究”獲得廣東省傑出青年基金項目資助。

尹璋琦，北京理工大學物理學院量子技術研究中心教授，CCF 量子計算專委委員。1999 年到 2009 年，在西安交通大學先後獲物理學學士、碩士和博士學位。2007 至 2009 年在美國密西根大學公派聯合培養。2010 到 2019 年先後在中科院武漢物理與數學研究所、中國科學技術大學和清華大學工作。2019 年調入北京理工大學，研究興趣為量子信息與量子精密測量、巨觀系統量子效應等，發表論文 70 余篇。入選*青年長江學者（2020），任《中國科學：物理學力學天文學（英文版）》青年編委。

魏朝暉，清華大學丘成桐數學科學中心助理教授、CCF量子計算專委委員。2009年於清華大學計算機系獲得博士學位後前往新加坡量子研究中心任Research Fellow，於2018年返回清華任教。長期從事量子計算方面的理論研究，主要研究興趣包括量子計算複雜性、量子資訊理論、量子算法、量子糾錯、量子人工智慧等，學術成果發表在包括

《IEEE Transactions on Information Theory》《Mathematical Programming》《Physical Review Letters》等在內的知名學術期刊上。2020年獲得北京市優秀本科畢業論文指導教師獎。

田國敬，中科院計算所副研究員、CCF量子計算專業組委員、CCF理論計算機專委委員。主要研究方向是：量子算法設計、量子電路最佳化、量子非局域性、量子模擬等，目前共發表論文17篇，博士畢業論文被評為中國通信學會優秀博士學位論文（全國共10篇）。作為項目負責人，先後獲得了北京市自然科學基金和國家自然科學基金青年項目的資助，並於2019年入選了博士後創新人才支持計畫（全國計算機專業共16人）。