具体描述
这是你一定能读懂的量子计算！
量子计算是量子物理与计算机科学的完美融合，将20世纪物理学中那些令人惊叹的观点融入一种全新的计算思维方式中。不过，量子计算不是一种新型的计算，而是对计算本质的发现。
本书由数学家Bernhardt撰写，用简明的数学语言来描述量子世界，只要求读者具备高中数学知识。书中从量子计算的基本单位——量子比特开始，然后讨论量子比特测量、量子纠缠和量子密码学。之后回顾了经典计算中的标准主题——比特、门和逻辑，并描述了Edward Fredkin独创的台球计算机。最后定义了量子门，考虑量子算法的速度，以及量子计算对未来生活的影响。
是时候用一种新的方式来思考计算到底是什么了，因为量子计算的时代就在我们面前。
作者简介
作者简介：
克里斯•伯恩哈特（Chris Bernhardt）
美国费尔菲尔德大学数学系教授，Turing's Vision: The Birth of Computer Science一书的作者。
译者简介：
邱道文
中山大学计算机系教授。二十余年来从事量子计算与量子信息的研究，在量子计算模型、量子查询算法、半量子密钥分配、量子信息中的不完备性和极限问题、模糊与概率自动机和离散事件系统方面取得了重要成果，解决了国际知名学者C. Moore和J. P. Crutchfield、J. Gruska、S. Gudder提出的问题。其研究将经典与量子计算处理相互融合，以期达到物理可实现性和本质上优于经典计算。在中科院一、二区和CCF A、B类等学术期刊和会议发表了160余篇学术论文，出版一部关于量子自动机的学术专著。
目录信息
前言
致谢
第1章 自旋 …… 1
1.1 量子钟 …… 7
1.2 同一方向的测量 …… 7
1.3 不同方向的测量 …… 8
1.4 测量 …… 10
1.5 随机性 …… 11
1.6 光子与偏振 …… 13
1.7 小结 …… 17
第2章 线性代数 …… 19
2.1 复数与实数 …… 20
2.2 向量 …… 21
2.3 向量的图解 …… 22
2.4 向量的长度 …… 23
2.5 标量乘法 …… 23
2.6 向量加法 …… 24
2.7 正交向量 …… 25
2.8 bra-ket内积 …… 26
2.9 bra-ket与长度 …… 27
2.10 bra-ket与正交 …… 28
2.11 标准正交基 …… 30
2.12 向量的基表示 …… 31
2.13 有序基 …… 34
2.14 向量的长度 …… 35
2.15 矩阵 …… 36
2.16 矩阵运算 …… 39
2.17 正交矩阵与酉矩阵 …… 41
2.18 线性代数工具箱 …… 42
第3章 自旋与量子比特 …… 44
3.1 概率 …… 44
3.2 量子自旋的数学表示 …… 45
3.3 等价状态 …… 49
3.4 自旋方向与基 …… 51
3.5 装置旋转60° …… 54
3.6 光子偏振的数学模型 …… 55
3.7 偏振方向与基 …… 56
3.8 偏振滤波实验 …… 57
3.9 量子比特 …… 59
3.10 Alice、Bob与Eve …… 61
3.11 概率偏振与相干性 …… 64
3.12 Alice、Bob、Eve和BB84协议 …… 65
第４章 纠缠 …… 69
4.1 非纠缠量子比特 …… 70
4.2 非纠缠量子比特的计算 …… 72
4.3 纠缠量子比特的计算 …… 74
4.4 超光速通信 …… 77
4.5 张量积的标准基 …… 79
4.6 如何制备纠缠的量子比特 …… 80
4.7 使用CNOT门制备纠缠的量子比特 …… 82
4.8 纠缠的量子钟 …… 84
第5章 贝尔不等式 …… 87
5.1 不同基下的纠缠量子比特 …… 89
5.2 爱因斯坦与定域实在性 …… 93
5.3 爱因斯坦和隐变量 …… 95
5.4 纠缠的经典解释 …… 95
5.5 贝尔不等式 …… 97
5.6 量子力学的解释 …… 98
5.7 经典的解释 …… 100
5.8 测量 …… 105
5.9 量子密钥分发的Ekert协议 …… 106
第6章 经典逻辑、门和电路 …… 109
6.1 逻辑 …… 110
6.2 布尔代数 …… 112
6.3 功能的完备性 …… 115
6.4 门 …… 119
6.5 电路 …… 121
6.6 与非门是一个通用门 …… 123
6.7 门与计算 …… 123
6.8 存储 …… 126
6.9 可逆计算 …… 127
6.10 台球计算 …… 135
第7章 量子门和电路 …… 141
7.1 量子比特 …… 142
7.2 受控非门 …… 143
7.3 量子门 …… 145
7.4 作用于一个量子比特的量子门 …… 146
7.5 是否存在通用量子门 …… 149
7.6 非克隆定理 …… 149
7.7 量子计算与经典计算 …… 153
7.8 贝尔电路 …… 153
7.9 超密编码 …… 156
7.10 量子隐形传态 …… 160
7.11 纠错 …… 165
第8章 量子算法 …… 173
8.1 P与NP …… 174
8.2 量子算法是否比经典算法快 …… 177
8.3 查询复杂性 …… 178
8.4 Deutsch算法 …… 178
8.5 Hadamard矩阵的Kronecker积 …… 184
8.6 Deutsch-Jozsa算法 …… 188
8.7 Simon算法 …… 194
8.8 复杂性类 …… 206
8.9 量子算法 …… 209
第9章 量子计算的作用 …… 212
9.1 Shor算法与密码分析 …… 213
9.2 Grover算法与数据检索 …… 218
9.3 化学与模拟 …… 224
9.4 硬件 …… 226
9.5 量子霸权与平行宇宙 …… 231
9.6 计算 …… 232
· · · · · · (收起)
读后感
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用户评价
说实话，我原本对量子计算这块领域是抱着“敬而远之”的态度，总觉得那是非物理学专业人士的“禁区”，充斥着各种晦涩难懂的数学公式和令人头大的概念。然而，拿到这本书后，我的看法彻底改变了。这本书最成功的地方在于它没有回避难度，而是用一种近乎“唠家常”的口吻，将那些原本需要深厚背景才能理解的知识点，拆解成了一个个可以咀嚼和消化的微小单元。我尤其喜欢其中关于量子纠缠那几章的论述，作者没有直接抛出贝尔不等式这类让人望而却步的理论，而是通过一个精彩的、富有想象力的思想实验，将“幽灵般的超距作用”描绘得淋漓尽致。读完之后，我感觉自己不仅仅是“了解”了什么是纠缠，而是“感受”到了它的奇妙。这种化繁为简的功力，绝非一般科普作者所能企及，它体现出作者对学科本质的深刻洞察力，以及对如何有效沟通的极致追求。
评分这本书的结构安排简直可以作为科普书籍的典范教材来研究。它并非简单地罗列知识点，而是构建了一个清晰的知识地图。开篇部分非常扎实，为后续所有的讨论奠定了坚实的理论基础，没有丝毫的灌输感，更像是带着读者一起探索知识的源头。接着，作者平滑地过渡到了实际应用的可能性，从更宏观的层面探讨了量子计算可能颠覆的现有技术领域，比如药物研发、材料科学乃至密码学的未来格局。这种布局的好处在于，它时刻提醒着读者，我们学习这些抽象概念的最终目的，是为了理解和参与到未来的技术变革中去。阅读过程中，我时常会停下来，合上书本，思考一下书中描绘的未来场景，这种主动的思考过程极大地加深了我的记忆和理解。如果非要说有什么美中不足，或许是某些关于工程实现难度的讨论略显保守，但我理解作者的审慎态度，毕竟科学的严谨性是第一位的。
评分这本书带给我最深刻的体验是一种“心智上的刷新感”。在信息爆炸的时代，我们很容易被各种新奇的“概念”所裹挟，但真正能让人静下心来理解事物底层逻辑的书籍已经越来越少见了。作者在这本书中展现出的那种对知识的敬畏和对读者的尊重，是极其难能可贵的。它不是那种为了迎合“人人可懂”而过度简化的读物，而是通过高超的叙事技巧和严谨的结构设计，让“懂”成为一个自然而然的结果，而非强行灌输的标签。比如，在解释量子退相干时，作者引入了一个关于信息“丢失”的哲学思考，这使得原本一个纯粹的物理过程，瞬间拥有了更深层次的意蕴，让人在理解科学的同时，也体会到了科学背后的哲学思辨。读完全书，我感觉自己对世界的认知边界被拓宽了，这不仅仅是学到了量子计算的知识，更是完成了一次高质量的智力探险。
评分我是一名软件工程师，长期从事传统算法的开发工作，对于量子领域一直处于“听说过，但没深入”的状态。这本书的出现，如同给我打开了一扇通往全新计算范式的大门。它不是那种只停留在概念炒作层面的浮躁读物，而是真正深入到了量子门操作、量子算法设计的基本逻辑层面。最让我感到震撼的是，作者在讲解Shor算法和Grover算法时，并没有止步于介绍它们能做什么，而是细致地剖析了它们在量子电路中是如何通过一系列精妙的酉矩阵变换实现的。这对于我这种习惯于“代码实现”思维的人来说，提供了宝贵的视角转换。我能清晰地看到，从经典逻辑门到量子逻辑门的飞跃，其背后的思维转变是什么。这本书的价值在于，它成功地将理论的“黑箱”打开了一部分，让具备一定技术背景的读者能够窥见其运行的脉络，为未来可能进行的量子编程学习铺平了道路。
评分这本书的封面设计得非常引人注目，深邃的星空背景下，跃动着抽象的量子比特符号，给人的第一印象是既神秘又充满科技感。内页的排版也十分考究，字体选择清晰易读，图文并茂的插图更是巧妙地将复杂的物理概念可视化。阅读体验上，作者显然花费了大量心思去打磨文字的流畅度和逻辑的严谨性，即便是初次接触这类前沿科技的读者，也能感受到一种被引导、被尊重的阅读体验。比如，在讲解叠加态的时候，书中使用的类比生活中的例子简直是神来之笔，让人茅塞顿开，不再觉得这些概念是高高在上、遥不可及的学术术语。这本书的价值不仅仅在于知识的传递，更在于它成功地搭建了一座连接普通人与前沿科学的桥梁，让人在轻松愉悦的阅读过程中，不知不觉间就领略到了这门颠覆性技术的魅力与潜力。我特别欣赏作者那种不急不躁、循序渐进的叙事节奏，它不像某些科普读物那样为了追求速度感而牺牲深度，而是稳扎稳打，确保读者每走一步都能站稳脚跟。
评分量子计算是趋势，已经成为大众应该了解和学习的知识之一了！非常推荐
评分虽然通用量子计算机的研发还没成熟，但我们已经看到量子计算机的发展充满希望。好书！
评分好书！值得一读
评分之前读过上帝掷骰子吗，最近无意中看到这本书，买来看看，很期待人人都可懂！
评分量子计算，未来可期
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