《量子計算和量子信息（一） 量子計算部分》閱讀輔導及習題解析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

圖書標籤:

• 量子計算
• 量子信息
• 量子力學
• 計算理論
• 物理學
• 計算機科學
• 算法
• 數學
• 信息科學
• 量子算法

齣版社： 東南大學齣版社

ISBN：9787564176136

版次：1

商品編碼：12355614

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

用紙：膠版紙

頁數：136

正文語種：中文

內容簡介

　　《<量子計算和量子信息（一） 量子計算部分>閱讀輔導及習題解析》是應對當前可能齣現的量子計算與量子信息的學習和研究的熱潮，匯集整理我研究室多年來討論班讀書環節對Quantum Computation and Quantum In Information全書主要章節習題求解與解析的結果。第一章介紹瞭獲2017年度狄拉剋奬的三位量子信息學奠基者，用簡單易懂的代數演算解讀瞭原著第一章內容中的一些錶述和概念，例如：為什麼說H門形似NOT門平方根，Deutsch-Jozsa算法的解讀，量子隱形傳態如何實現的代數演算等；並用通俗易懂、圖文並茂的注釋解說瞭普通NOT門和量子結的實現原理，什麼叫做通用邏輯門，什麼叫高密度編碼等12個知識點。第二章“閱讀內容”部分對相關內容涉及的物理學、計算機科學和數學等多個學科的知識點進行重點摘錄，並對原書中的82道習題和3個問題進行瞭解析。習題求解中嚴格使用其特有的量子力學符號和演算規則，是訓練、養成量子計算邏輯思維能力不可或缺的基礎部分。
　　《<量子計算和量子信息（一） 量子計算部分>閱讀輔導及習題解析》可作為高等院校本科相關專業，或研究生階段量子計算與量子信息學習者的教輔材料，也可作為對量子計算和量子信息感興趣的研究人員和工程技術人員閱讀相關書籍的輔助資料。

作者簡介

　　陳漢武，博士，東南大學計算機科學與工程學院教授，博士生導師，《MathematicalReview》與《IEEE Transactions on Information Theory》特約評審。自1 999年參加京都大學數理解析所量子信息討論班後，對量子信息與量子計算萌發興趣並開始關注量子計算與量子信息的科技進展。1999年4月開始主持為期一年的山口大學地區閤作中心VBL項目《實現信息量子通信基礎技術的理論研究》；歸國後，2005年9月組建量子計算與量子信息研究室；2006年7月齣版教材《量子計算與量子信息簡明教程》。研究興趣包括：量子可逆邏輯電路綜閤、量子安全通信協議、量子糾錯編碼、基於量子計算的圖像處理等相關主題的量子計算理論研究與應用探索。在IEEE Transactions on Information Theory．IEEE Communications Letters．Quantum Information Processing，Quantum Informationand Computation，Chinese Physics Letter，Chinese Physics B，Science China Information Sciences，International Journal of Theoretical Physics等期刊上已纍計發錶論文124篇，其中SCI收錄42篇，EI收錄82篇，SCI錶現不俗7篇。

目錄

第1章 閱讀輔導

第2章 量子力學引論的閱讀輔導與習題練習
2．1 綫性代數
2．1．1 基與綫性無關
2．1．2 綫性算子與矩陣
2．1．3 Pauli陣
2．1．4 內積
2．1．5 特徵嚮量和特徵值
2．1．6 伴隨與Hermite算子
2．1．7 張量積
2．1．8 算子函數
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
2．2．6 POVM測量（半正定算子值測量positive perator-valtled measure）
2．2．7 相位
2．2．8 復閤係統
2．2．9 量子力學：總覽
2．3 應用：超密編碼
2．4 密度算子
2．4．1 量子狀態的係綜
2．4．2 密度算子的一般性質
2．4．3 約化密度算子
2．5 Sclamidt分解和純化
2．6 EPR和Bell不等式

好的，這是一份針對您的圖書《量子計算和量子信息（一）量子計算部分》的閱讀輔導及習題解析的簡介，內容詳實，旨在幫助讀者更好地掌握量子計算的核心概念和技術。 --- 圖書簡介： 《量子計算與量子信息（一）量子計算部分：深度解析與實踐指南》 在信息技術日新月異的今天，量子計算正以前所未有的速度和潛力，重塑我們對計算本質的理解。本書專為對量子計算領域懷抱熱情、渴望深入學習的讀者精心打造，旨在提供一個結構清晰、內容嚴謹的入門與進階平颱。本書聚焦於量子計算的核心原理、數學基礎與關鍵算法，是構建紮實理論框架的理想讀物。 內容聚焦：從經典到量子的飛躍 本書的結構設計充分考慮瞭初學者與有一定基礎的讀者的需求，循序漸進地引導讀者穿越量子世界的迷霧。我們並未涉及量子信息處理的具體應用（如量子通信、量子密碼學），而是將全部精力投入到量子計算的基石——量子比特、量子門和基本量子綫路的設計與分析上。 第一部分：量子力學基礎與量子比特的本質 深入理解量子計算，必須首先牢固掌握其背後的物理學原理。本部分將對必要的量子力學概念進行提煉和重構，使其高度適配於計算模型的視角。 希爾伯特空間與態矢量： 詳述構成量子係統的數學框架，包括態矢量的歸一化、基矢量的選擇與變換。我們將明確區分有限維希爾伯特空間與無限維空間的區彆，並側重於描述 $n$ 個量子比特係統（$2^n$ 維空間）的張量積結構。 量子態的描述： 重點講解純態與混閤態的數學錶示（密度算符）。讀者將學習如何通過密度矩陣來描述一個孤立量子係統或開放係統中的量子態，並掌握馮·諾依曼熵等用於度量量子特性的工具。 測量理論： 詳盡解析量子力學中的投影測量原理，包括本徵值、本徵矢量與概率的計算。特彆討論瞭不同測量基（如計算基、Hadamard 基）對係統演化的影響，以及測量後波函數坍縮的物理意義。 第二部分：量子綫路、量子門與基本操作 量子計算的“程序”是通過一係列可逆的量子門序列來實現的。本部分將係統梳理構成通用量子計算機的“積木塊”。 單比特量子門： 詳細分析泡利矩陣 ($X, Y, Z$)、相位門 ($S, T$) 和Hadamard 門 ($H$) 的代數性質、矩陣錶示及其在 Bloch 球上的幾何意義。讀者將通過大量的矩陣乘法習題，熟練掌握這些基本操作對量子態的影響。 多比特量子門與糾纏： 深入探討 CNOT (受控非門)、SWAP 門等關鍵的多量子比特相互作用算符。本書將特彆強調 CNOT 門在構建糾纏態——特彆是貝爾態（EPR 對）——中的核心作用，並解析糾纏態的不可分離性。 量子綫路圖的構建與分析： 學習如何將一係列量子門組織成功能性的量子綫路圖，並掌握通過矩陣乘法對整個綫路的演化過程進行數學模擬的方法。 第三部分：量子計算的核心：通用性與圖靈模型 理解量子計算的能力邊界，需要探究其通用性及其與經典計算的關係。 量子綫路的酉性與可逆性： 闡釋量子演化必須是酉變換的深層物理原因，並分析瞭量子門集閤的完備性問題，即哪些有限集閤的量子門可以生成所有可能的酉變換（如 $H, T$, CNOT 構成的通用集）。 量子並行性（Superposition and Parallelism）： 探討量子態的疊加特性如何導緻量子計算機在一次操作中處理多個輸入的能力，這是量子加速的理論基礎。 第四部分：核心量子算法的分解與習題精講 理論的掌握必須通過實踐來鞏固。本書的重頭戲在於對早期和基礎量子算法的深度剖析和習題解析。 Deutsch 算法與 Deutsch-Jozsa 算法： 詳細演示如何利用量子疊加態的特性，以遠少於經典計算的查詢次數來解決特定的函數判定問題。每一個步驟的量子態演化都配有詳細的矩陣計算。 Simon 算法： 作為 Shor 算法的理論鋪墊，Simon 算法的講解將引導讀者理解如何利用量子傅裏葉變換（QFT）的思想來處理周期性問題，這也是理解 QFT 本身復雜性的關鍵一步。 習題解析的特色： 本書的習題解析部分是其核心價值所在。我們提供的不僅是最終答案，更是一套完整的“思維導圖”： 1. 問題拆解： 引導讀者識彆題目考察的核心概念（如：判斷該操作是否可分離？計算該測量的概率？構建一個實現特定功能的量子綫路？）。 2. 步驟詳述： 對計算過程進行逐行分解，無論是復雜的張量積計算、密度矩陣求跡，還是酉矩陣的乘法，都提供清晰的中間步驟。 3. 概念迴顧： 在解析復雜習題時，我們會適時穿插對相關理論點的迴顧，確保讀者在解題過程中同步鞏固瞭知識點。 本書的價值定位： 本書旨在成為一本“可操作的教科書”，適閤於物理學、計算機科學、電子工程等相關專業的高年級本科生、研究生，以及所有希望係統學習量子計算基礎理論的自學者。通過對數學工具的精確應用和對經典算法的量化對比，讀者將能建立起對量子計算“為什麼能工作”和“如何構造”的深刻理解，為未來深入研究量子算法、量子糾錯或量子硬件打下堅實的基礎。 ---

評分☆☆☆☆☆

作為一名在量子計算領域摸索多年的研究者，我不得不說，這本書提供瞭一個非常獨特且富有洞察力的視角。它沒有陷入堆砌大量最新研究成果的“時髦”陷阱，而是迴歸到量子計算最本質的原理，用一種非常“紮實”的方式來構建知識體係。我尤其欣賞其中對量子邏輯門和量子綫路的精細化拆解，作者並沒有滿足於僅僅介紹集成的量子門，而是深入探討瞭每一個基本門的構造和其背後的物理實現可能性，這對於理解量子計算機的設計和未來的硬件發展方嚮非常有啓發。書中對於量子糾纏的闡述，也遠超一般的科普讀物，它不僅僅停留在“兩個粒子關聯”的層麵，而是深入探討瞭貝爾不等式、EPR佯謬等概念的哲學和物理意義，引導讀者思考量子力學的非定域性和不完備性。這種深度，對於真正想要理解量子計算“為何”而非僅僅“如何”的人來說，是極為寶貴的。此外，書中提齣的某些關於量子計算優越性證明的論證方式，也提供瞭一種不同於主流的思考框架，值得深入探討。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我驚喜的地方，在於它對量子計算的“應用前景”的探討。很多書籍往往隻停留在理論層麵，而這本書卻花瞭相當大的篇幅，將抽象的量子計算原理與實際的科學和技術問題相結閤。例如，在介紹量子搜索算法時，作者並沒有僅僅停留在描述算法本身，而是花瞭大量篇幅去解釋這個算法在解決數據庫搜索、密碼破解等實際問題中的潛力，並且還探討瞭量子計算機在藥物研發、材料科學等領域的應用前景。這讓我深切感受到，量子計算並非隻是一個“概念”，而是一個具有顛覆性力量的未來技術。書中對於量子算法復雜度的分析，也做得非常到位，它用一種非常直觀的方式，展示瞭量子算法在某些問題上的指數級加速是如何實現的。這種理論與應用的結閤，讓我對學習量子計算的動力倍增，也讓我看到瞭一個更加廣闊的研究和發展空間。

評分☆☆☆☆☆

我個人認為，這本書最大的價值在於其“批判性思維”的培養。作者在介紹經典計算模型和量子計算模型時，並沒有簡單地將兩者對立起來，而是深入分析瞭它們各自的優勢和局限性。特彆是對於量子計算的“優勢”部分，作者並沒有誇大其詞，而是審慎地分析瞭在哪些特定問題上，量子計算能夠提供真正的加速，並且對於“量子霸權”等概念，也進行瞭非常客觀和深入的討論，避免瞭概念上的混淆和誤導。書中對於量子計算的一些“誤區”和“僞科學”的澄清，也做得非常及時和準確，這對於初學者來說，避免走瞭很多彎路。我尤其欣賞作者在討論量子糾錯碼時，那種對工程實現的現實考量，並沒有僅僅停留在理論的完美，而是考慮到瞭現實中的噪聲和錯誤，這顯示瞭作者深厚的學術功底和務實的科學態度。這本書不僅教我“是什麼”，更教我“為什麼”和“怎樣思考”。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在開始閱讀這本書之前，我對量子計算的理解可謂是“零基礎”。市麵上很多相關的書籍，要麼過於艱深，充斥著我看不懂的數學符號；要麼過於淺顯，講到關鍵處就戛然而止，讓人意猶未盡。而《量子計算和量子信息（一） 量子計算部分》恰恰填補瞭這一空白。它以一種“慢而穩”的節奏，循序漸進地引導我進入量子計算的世界。作者在講解時，始終牢記讀者的可能背景，大量的例題和習題解析，就像一場場精心設計的“實戰演習”，讓我能夠邊學邊練，鞏固所學。最令我印象深刻的是，對於一些容易混淆的概念，比如量子態的測量和坍縮，書中用瞭好幾種不同的方式進行解釋，甚至引用瞭不同的思想實驗來輔助理解，直到我真正“明白”為止。這種耐心和細緻，讓我覺得作者不僅僅是在傳授知識，更是在“培育”一個學習者。讀完書中關於量子比特的章節，我甚至覺得自己已經可以嘗試去設計一個簡單的量子綫路瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計簡潔大氣，封麵上的量子結構圖案和深邃的藍色調，初見就給人一種探索未知、撥開迷霧的科學感。拿到手裏，紙張的觸感厚實而細膩，翻閱時沒有刺鼻的油墨味，這點對於長時間閱讀的學習者來說，無疑是個福音。內容方麵，我尤其欣賞其邏輯結構的清晰性。作者仿佛是一位經驗豐富的領路人，從最基礎的量子比特概念娓娓道來，循序漸進地引入疊加態、糾纏態等核心概念。每一個概念的提齣，都伴隨著嚴謹的數學推導和生動的類比解釋，這使得原本晦澀的量子世界變得觸手可及。特彆是對於初學者而言，書中大量的圖示和流程圖，極大地降低瞭理解的門檻，讓我在閱讀過程中能夠及時地將抽象的理論與具體的模型聯係起來，避免瞭漫無目的的“死記硬背”。我特彆注意到，書中在講解某些關鍵算法時，並非簡單地羅列公式，而是深入剖析瞭算法背後的思想和每一步的操作邏輯，這種“授人以漁”的教學方式，讓我感覺自己不僅僅是在被動接收知識，而是在主動構建對量子計算的理解。