人人可懂的量子計算

譯者序
前言
致謝
第1章　自旋 …… 1
1.1　量子鐘 …… 7
1.2　同一方向的測量 …… 7
1.3　不同方向的測量 …… 8
1.4　測量 …… 10
1.5　隨機性 …… 11
1.6　光子與偏振 …… 13
1.7　小結(jié) …… 17
第2章　線性代數(shù) …… 19
2.1　復(fù)數(shù)與實數(shù) …… 20
2.2　向量 …… 21
2.3　向量的圖解 …… 22
2.4　向量的長度 …… 23
2.5　標(biāo)量乘法 …… 23
2.6　向量加法 …… 24
2.7　正交向量 …… 25
2.8　bra-ket內(nèi)積 …… 26
2.9　bra-ket與長度 …… 27
2.10　bra-ket與正交 …… 28
2.11　標(biāo)準(zhǔn)正交基 …… 30
2.12　向量的基表示 …… 31
2.13　有序基 …… 34
2.14　向量的長度 …… 35
2.15　矩陣 …… 36
2.16　矩陣運算 …… 39
2.17　正交矩陣與酉矩陣 …… 41
2.18　線性代數(shù)工具箱 …… 42
第3章　自旋與量子比特 …… 44
3.1　概率 …… 44
3.2　量子自旋的數(shù)學(xué)表示 …… 45
3.3　等價狀態(tài) …… 49
3.4　自旋方向與基 …… 51
3.5　裝置旋轉(zhuǎn)60° …… 54
3.6　光子偏振的數(shù)學(xué)模型 …… 55
3.7　偏振方向與基 …… 56
3.8　偏振濾波實驗 …… 57
3.9　量子比特 …… 59
3.10　Alice、Bob與Eve …… 61
3.11　概率偏振與相干性 …… 64
3.12　Alice、Bob、Eve和BB84協(xié)議 …… 65
第４章　糾纏 …… 69
4.1　非糾纏量子比特 …… 70
4.2　非糾纏量子比特的計算 …… 72
4.3　糾纏量子比特的計算 …… 74
4.4　超光速通信 …… 77
4.5　張量積的標(biāo)準(zhǔn)基 …… 79
4.6　如何制備糾纏的量子比特 …… 80
4.7　使用CNOT門制備糾纏的量子比特 …… 82
4.8　糾纏的量子鐘 …… 84
第5章　貝爾不等式 …… 87
5.1　不同基下的糾纏量子比特 …… 89
5.2　愛因斯坦與定域?qū)嵲谛?…… 93
5.3　愛因斯坦和隱變量 …… 95
5.4　糾纏的經(jīng)典解釋 …… 95
5.5　貝爾不等式 …… 97
5.6　量子力學(xué)的解釋 …… 98
5.7　經(jīng)典的解釋 …… 100
5.8　測量 …… 105
5.9　量子密鑰分發(fā)的Ekert協(xié)議 …… 106
第6章　經(jīng)典邏輯、門和電路 …… 109
6.1　邏輯 …… 110
6.2　布爾代數(shù) …… 112
6.3　功能的完備性 …… 115
6.4　門 …… 119
6.5　電路 …… 121
6.6　與非門是一個通用門 …… 123
6.7　門與計算 …… 123
6.8　存儲 …… 126
6.9　可逆計算 …… 127
6.10　臺球計算 …… 135
第7章　量子門和電路 …… 141
7.1　量子比特 …… 142
7.2　受控非門 …… 143
7.3　量子門 …… 145
7.4　作用于一個量子比特的量子門 …… 146
7.5　是否存在通用量子門 …… 149
7.6　非克隆定理 …… 149
7.7　量子計算與經(jīng)典計算 …… 153
7.8　貝爾電路 …… 153
7.9　超密編碼 …… 156
7.10　量子隱形傳態(tài) …… 160
7.11　糾錯 …… 165
第8章　量子算法 …… 173
8.1　P與NP …… 174
8.2　量子算法是否比經(jīng)典算法快 …… 177
8.3　查詢復(fù)雜性 …… 178
8.4　Deutsch算法 …… 178
8.5　Hadamard矩陣的Kronecker積 …… 184
8.6　Deutsch-Jozsa算法 …… 188
8.7　Simon算法 …… 194
8.8　復(fù)雜性類 …… 206
8.9　量子算法 …… 209
第9章　量子計算的作用 …… 212
9.1　Shor算法與密碼分析 …… 213
9.2　Grover算法與數(shù)據(jù)檢索 …… 218
9.3　化學(xué)與模擬 …… 224
9.4　硬件 …… 226
9.5　量子霸權(quán)與平行宇宙 …… 231
9.6　計算 …… 232