毫无疑问,在科学史上,发现能表现出我们现在所说的量子力学行为的物理系统是最重要的里程碑之一。同样关键的是,人们意识到基于量子力学,可以设计出新的计算方式,相较于传统范式可以更为高效地进行计算和信息处理。
这本教科书从对量子物理学全面深入的阐释开始,将带领读者探索量子计算不可思议但又有些微妙的力量。在量子力学假设下,会出现特定的量子力学行为,进而产生一些令人惊讶的结果,比如贝尔不等式。根据量子力学的假设,还可以设计出量子线路模型,这使得在不损失分析严谨性的情况下,可以直观地看到量子计算的过程。
本书最为核心的部分聚焦量子优势这一主题。理论证据表明量子计算确实提供了一种更强大的计算范式,但也同时指出,某些类型的线路已经被证明并不具备这种量子优势。随后,这本书介绍了在生机勃勃的年轻领域中,已经发现的量子算法和通信协议中最为关键的一些。从在历史上具有举足轻重地位的量子查询算法开始,然后介绍Grover算法和Shor算法等“经典”方法,接着是最新的突破,包括求解线性系统的量子算法(HHL)和量子奇异值变换。
本书的最后一章探讨了量子纠错这一主题,介绍了著名的“阈值定理”,表明量子计算的理论有朝一日可以在实际的量子计算机上实现。
《量子计算:基础与实践》
第一章:引言
第二章:线性代数
第三章:量子力学和量子信息
第四章:量子线路
第五章:量子通信协议
第六章:量子优势
第七章:查询问题的量子算法
第八章:量子搜索
第九章:量子相位估计和量子振幅估计
第十章:求阶、周期查找和量子因式分解
第十一章:哈密顿模拟和基态能量估计
第十二章:量子近似优化
第十三章:线性方程组的量子求解
第十四章:量子信号处理和量子奇异值变换
第十五章:量子纠错简介
附录A:用二次形式展开法模拟阿达玛门