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量子計(jì)算編程實(shí)戰(zhàn):基于IBM QX量子計(jì)算平臺(tái)

量子計(jì)算編程實(shí)戰(zhàn):基于IBM QX量子計(jì)算平臺(tái)

定 價(jià):¥99.00

作 者: [美] 克里斯丁·,科比特·,莫蘭 著,王保新 譯
出版社: 清華大學(xué)出版社
叢編項(xiàng):
標(biāo) 簽: 暫缺

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ISBN: 9787302550389 出版時(shí)間: 2020-05-01 包裝: 平裝
開(kāi)本: 16開(kāi) 頁(yè)數(shù): 240 字?jǐn)?shù):  

內(nèi)容簡(jiǎn)介

  本書(shū)詳細(xì)闡述了與量子編程相關(guān)的基本解決方案,主要包括量子計(jì)算概述,量子比特,量子態(tài)、量子寄存器和測(cè)量,使用量子門(mén)演化量子態(tài),量子電路,量子編輯器,OpenQASM,Qiskit和量子計(jì)算機(jī)模擬,量子AND門(mén)和量子OR門(mén),Grover算法,量子傅里葉變換,Shor算法,量子錯(cuò)誤和量子糾錯(cuò),以及量子計(jì)算的未來(lái)等內(nèi)容。此外,本書(shū)還提供了相應(yīng)的示例、代碼,以幫助讀者進(jìn)一步理解相關(guān)方案的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 本書(shū)適合作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材和教學(xué)參考書(shū),也可作為相關(guān)開(kāi)發(fā)人員的自學(xué)教材和參考手冊(cè)。

作者簡(jiǎn)介

暫缺《量子計(jì)算編程實(shí)戰(zhàn):基于IBM QX量子計(jì)算平臺(tái)》作者簡(jiǎn)介

圖書(shū)目錄

第1章  量子計(jì)算概述 1
1.1  技術(shù)要求 1
1.2  量子計(jì)算機(jī) 1
1.2.1  量子計(jì)算機(jī)的用途 2
1.2.2  專(zhuān)家觀點(diǎn):量子計(jì)算的重要性 3
1.3  量子計(jì)算的歷史、現(xiàn)狀和未來(lái) 4
1.3.1  量子計(jì)算的歷史 4
1.3.2  量子計(jì)算的現(xiàn)狀 4
1.3.3  量子計(jì)算的未來(lái) 5
1.3.4  專(zhuān)家觀點(diǎn):量子計(jì)算的未來(lái)前景 5
1.4  設(shè)置并運(yùn)行Python代碼示例 5
1.4.1  獲取書(shū)籍代碼 6
1.4.2  設(shè)置Jupyter Notebook 6
1.5  設(shè)置并運(yùn)行IBM QX示例 7
1.5.1  簡(jiǎn)單示例:Hello Quantum World   7
1.5.2  關(guān)于API密鑰 9
1.6  設(shè)置并運(yùn)行Qiskit示例 9
1.7  小結(jié) 10
1.8  練習(xí)和問(wèn)題 11
第2章  量子比特 13
2.1  技術(shù)要求 13
2.2  量子比特及其存儲(chǔ) 13
2.3  模擬量子比特 14
2.3.1  關(guān)于 |"0" > 和   |"1" > 15
2.3.2  關(guān)于 |"0" > 和   |"1" > 的組合 15
2.4  量子比特的3種不同表示形式 17
2.4.1  零基態(tài)和一基態(tài)的補(bǔ)充說(shuō)明 18
2.4.2  加和減基態(tài) 18
2.4.3  順時(shí)針和逆時(shí)針基態(tài) 19
2.5  布洛赫球面 19
2.5.1  在布洛赫球面上的 |"0" > 和   |"1" > 等基態(tài) 20
2.5.2  量子比特的布洛赫坐標(biāo) 20
2.5.3  在布洛赫球面上繪制布洛赫坐標(biāo) 21
2.6  量子比特的疊加和測(cè)量 23
2.6.1  量子比特的量子疊加 23
2.6.2  量子比特的量子測(cè)量 23
2.6.3  布洛赫球上單個(gè)量子比特的測(cè)量 25
2.7  小結(jié) 26
2.8  練習(xí)和問(wèn)題 26
第3章  量子態(tài)、量子寄存器和測(cè)量 27
3.1  技術(shù)要求 27
3.2  量子態(tài)和寄存器 27
3.3  可分離狀態(tài) 29
3.4  量子糾纏 31
3.5  量子測(cè)量和糾纏 32
3.6  退相干,T1和T2 35
3.6.1  退相干 35
3.6.2  關(guān)于T1和T2 36
3.7  小結(jié) 38
3.8  練習(xí)和問(wèn)題 38
第4章  使用量子門(mén)演化量子態(tài) 39
4.1  技術(shù)要求 39
4.2  門(mén) 39
4.2.1  經(jīng)典門(mén) 39
4.2.2  量子門(mén) 40
4.3  在狀態(tài)上操作的門(mén) 41
4.4  單量子比特門(mén) 42
4.4.1  哈達(dá)瑪門(mén)(H) 44
4.4.2  泡利門(mén)(X,Y,Z) 46
4.4.3  相門(mén)(S)和π/8門(mén)(T) 50
4.5  多量子比特門(mén) 55
4.5.1  關(guān)于CNOT門(mén) 55
4.5.2  CNOT門(mén)的Python代碼 57
4.5.3  可以選擇控制量子比特和目標(biāo)量子比特的CNOT   58
4.6  小結(jié) 58
4.7  練習(xí)和問(wèn)題 59
第5章  量子電路 61
5.1  技術(shù)要求 61
5.2  量子電路和量子電路圖 61
5.3  使用Qiskit生成量子電路 64
5.3.1  在Qiskit中的單量子比特電路 64
5.3.2  關(guān)于Qiskit的QuantumCircuit類(lèi)和通用門(mén)方法   64
5.3.3  在Qiskit中的多量子比特門(mén) 65
5.3.4  在Qiskit電路中的經(jīng)典寄存器 65
5.3.5  在Qiskit電路中的測(cè)量 66
5.4  可逆計(jì)算 66
5.5  有用的量子電路 68
5.5.1  使用X門(mén)準(zhǔn)備任何二進(jìn)制輸入 69
5.5.2  交換兩個(gè)量子比特 70
5.6  小結(jié) 71
5.7  練習(xí)和問(wèn)題 71
第6章  量子編輯器 73
6.1  技術(shù)要求 73
6.2  量子編輯器 73
6.2.1  硬件 75
6.2.2  門(mén)、操作和屏障 76
6.3  將量子電路轉(zhuǎn)換到量子編輯器中 79
6.4  通過(guò)模擬或在Quantum Composer硬件上執(zhí)行量子電路   81
6.4.1  通過(guò)模擬執(zhí)行量子電路 82
6.4.2  在量子計(jì)算機(jī)硬件上執(zhí)行量子電路 84
6.5  小結(jié) 85
6.6  練習(xí)和問(wèn)題 85
第7章  OpenQASM 87
7.1  技術(shù)要求 87
7.2  關(guān)于OpenQASM 87
7.3  將OpenQASM程序轉(zhuǎn)換為量子樂(lè)譜 89
7.3.1  使用OpenQASM取反一個(gè)量子比特 89
7.3.2使用OpenQASM將門(mén)應(yīng)用于兩個(gè)量子比特,并測(cè)量第一個(gè)量子比特 90
7.4  在OpenQASM 2.0程序中表示量子樂(lè)譜 91
7.5  使用OpenQASM與IBM QX連接 94
7.6  關(guān)于OpenQASM的高級(jí)用法 96
7.6.1  重置量子比特 96
7.6.2  使用if語(yǔ)句 97
7.6.3  用戶(hù)定義的門(mén)和基本門(mén) 97
7.7  小結(jié) 99
7.8  練習(xí)和問(wèn)題 99
第8章  Qiskit和量子計(jì)算機(jī)模擬 103
8.1  技術(shù)要求 103
8.2  安裝和使用Qiskit 103
8.2.1  測(cè)試Qiskit安裝 104
8.2.2  在Qiskit中使用OpenQASM 105
8.2.3  認(rèn)識(shí)和安裝Qiskit Aqua 107
8.3  關(guān)于Qiskit Terra頂點(diǎn)項(xiàng)目 108
8.3.1  關(guān)于MIDI規(guī)格 109
8.3.2  關(guān)于MIDI的量子計(jì)算 109
8.4  小結(jié) 116
8.5  練習(xí)和問(wèn)題 117
第9章  量子AND門(mén)和量子OR門(mén) 119
9.1  技術(shù)要求 119
9.2  布爾可滿足性問(wèn)題 119
9.2.1  關(guān)于3SAT經(jīng)典實(shí)現(xiàn) 122
9.2.2  有趣的3SAT 123
9.3  量子AND和OR 124
9.3.1  關(guān)于Toffoli門(mén)—量子AND門(mén) 124
9.3.2  量子OR門(mén) 127
9.3.3  多個(gè)量子比特上的量子AND和量子OR 131
9.4  關(guān)于3SAT量子電路的實(shí)現(xiàn) 132
9.5  小結(jié) 135
9.6  練習(xí)和問(wèn)題 135
第10章  Grover算法 137
10.1  技術(shù)要求 137
10.2  Grover算法概述和用例 137
10.2.1  Grover算法概述 137
10.2.2  Grover算法的步驟 139
10.3  使用3SAT作為Grover算法checker   141
10.3.1  在Qiskit中的2個(gè)和3個(gè)量子比特的量子AND   142
10.3.2  在Qiskit中的2個(gè)和3個(gè)量子比特的量子OR   142
10.3.3  測(cè)試門(mén)及其可逆性 144
10.4  使用Grover算法求解3SAT問(wèn)題 148
10.4.1  在Qiskit中的oracle實(shí)現(xiàn) 149
10.4.2  關(guān)于mover步驟的實(shí)現(xiàn) 157
10.4.3  完整的算法設(shè)置 160
10.4.4  在Qiskit上運(yùn)行算法 160
10.5  小結(jié) 161
10.6  練習(xí)和問(wèn)題 162
第11章  量子傅里葉變換 163
11.1  經(jīng)典傅里葉變換 163
11.2  傅里葉變換的作用 167
11.3  量子傅里葉變換的實(shí)現(xiàn)及其電路 171
11.3.1  量子傅里葉變換的實(shí)現(xiàn) 172
11.3.2  量子傅里葉變換電路 174
11.4  在IBM QX中實(shí)現(xiàn)QFT電路 175
11.4.1  在IBM QX中實(shí)現(xiàn)REV門(mén) 175
11.4.2  在IBM QX中實(shí)現(xiàn)Rk門(mén) 175
11.4.3  在IBM QX中實(shí)現(xiàn)1-qubit的QFT電路   177
11.4.4  在IBM QX中實(shí)現(xiàn)2-qubit的QFT電路   177
11.4.5  在IBM QX中實(shí)現(xiàn)3-qubit的QFT電路   178
11.5  泛化 179
11.6  小結(jié) 179
11.7  練習(xí)和問(wèn)題 179
第12章  Shor算法 181
12.1  關(guān)于Shor算法 181
12.1.1  Shor算法的作用 181
12.1.2  被顛覆的現(xiàn)代密碼學(xué) 182
12.2  Shor算法概述 183
12.2.1  Shor算法描述 185
12.2.2  以符號(hào)/數(shù)學(xué)方式描述的Shor算法 186
12.3  Shor算法示例 186
12.3.1  示例:N為素?cái)?shù)且N = 7 187
12.3.2  示例:N是兩個(gè)素?cái)?shù)的乘積,N較小且N = 15   187
12.3.3  示例:N是兩個(gè)素?cái)?shù)的乘積,N較大且N = 2257   187
12.3.4  示例:N是一個(gè)素?cái)?shù)和一個(gè)非素?cái)?shù)的乘積且N = 837   188
12.4  在Python中實(shí)現(xiàn)Shor算法 188
12.4.1  Shor算法的經(jīng)典實(shí)現(xiàn) 189
12.4.2  Shor算法的量子實(shí)現(xiàn) 190
12.4.3  在量子計(jì)算機(jī)上的示例實(shí)現(xiàn):N = 15,a = 2   191
12.4.4  在量子計(jì)算機(jī)上的示例實(shí)現(xiàn):N = 35,a = 8   205
12.5  小結(jié) 209
12.6  練習(xí)和問(wèn)題 209
第13章  量子錯(cuò)誤和量子糾錯(cuò) 211
13.1  量子錯(cuò)誤 211
13.1.1  比特翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤演示 211
13.1.2  在模擬器中模擬錯(cuò)誤 213
13.2  量子糾錯(cuò) 215
13.2.1  單比特翻轉(zhuǎn)的糾錯(cuò) 216
13.2.2  單相位翻轉(zhuǎn)的量子糾錯(cuò) 221
13.2.3  關(guān)于Shor代碼 221
13.3  小結(jié) 221
13.4  練習(xí)和問(wèn)題 222
第14章  量子計(jì)算的未來(lái) 223
14.1  量子計(jì)算的關(guān)鍵概念 225
14.2  量子計(jì)算的實(shí)用領(lǐng)域 226
14.3  對(duì)量子計(jì)算的悲觀看法 226
14.4  對(duì)量子計(jì)算的樂(lè)觀看法 226
14.5  本書(shū)關(guān)于量子計(jì)算的結(jié)論 227
附錄A 229
A.1  實(shí)用數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 229
A.1.1  求和 229
A.1.2  復(fù)數(shù) 230
A.1.3  線性代數(shù) 230
A.2  從矩陣角度看量子比特、狀態(tài)和門(mén) 236
A.2.1  量子比特 236
A.2.2  門(mén) 237
A.2.3  量子測(cè)量 240


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