量子计算编程实战:基于IBM QX量子计算平台

本书特色

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本书详细阐述了与量子编程相关的基本解决方案，主要包括量子计算概述，量子比特，量子态、量子寄存器和测量，使用量子门演化量子态，量子电路，量子编辑器，OpenQASM，Qiskit和量子计算机模拟，量子AND门和量子OR门，Grover算法，量子傅里叶变换，Shor算法，量子错误和量子纠错，以及量子计算的未来等内容。此外，本书还提供了相应的示例、代码，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。 本书适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学教材和参考手册。

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内容简介

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本书详细阐述了与量子编程相关的基本解决方案，主要包括量子计算概述，量子比特，量子态、量子寄存器和测量，使用量子门演化量子态，量子电路，量子编辑器，OpenQASM，Qiskit和量子计算机模拟，量子AND门和量子OR门，Grover算法，量子傅里叶变换，Shor算法，量子错误和量子纠错，以及量子计算的未来等内容。此外，本书还提供了相应的示例、代码，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。
本书适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学教材和参考手册。

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目录

第1章 量子计算概述 11.1 技术要求 11.2 量子计算机 11.2.1 量子计算机的用途 21.2.2 专家观点：量子计算的重要性 31.3 量子计算的历史、现状和未来 41.3.1 量子计算的历史 41.3.2 量子计算的现状 41.3.3 量子计算的未来 51.3.4 专家观点：量子计算的未来前景 51.4 设置并运行Python代码示例 51.4.1 获取书籍代码 61.4.2 设置Jupyter Notebook 61.5 设置并运行IBM QX示例 71.5.1 简单示例：Hello Quantum World 71.5.2 关于API密钥 91.6 设置并运行Qiskit示例 91.7 小结 101.8 练习和问题 11第2章 量子比特 132.1 技术要求 132.2 量子比特及其存储 132.3 模拟量子比特 142.3.1 关于 |”0″ > 和 |”1″ > 152.3.2 关于 |”0″ > 和 |”1″ > 的组合 152.4 量子比特的3种不同表示形式 172.4.1 零基态和一基态的补充说明 182.4.2 加和减基态 182.4.3 顺时针和逆时针基态 192.5 布洛赫球面 192.5.1 在布洛赫球面上的 |”0″ > 和 |”1″ > 等基态 202.5.2 量子比特的布洛赫坐标 202.5.3 在布洛赫球面上绘制布洛赫坐标 212.6 量子比特的叠加和测量 232.6.1 量子比特的量子叠加 232.6.2 量子比特的量子测量 232.6.3 布洛赫球上单个量子比特的测量 252.7 小结 262.8 练习和问题 26第3章 量子态、量子寄存器和测量 273.1 技术要求 273.2 量子态和寄存器 273.3 可分离状态 293.4 量子纠缠 313.5 量子测量和纠缠 323.6 退相干，T1和T2 353.6.1 退相干 353.6.2 关于T1和T2 363.7 小结 383.8 练习和问题 38第4章 使用量子门演化量子态 394.1 技术要求 394.2 门 394.2.1 经典门 394.2.2 量子门 404.3 在状态上操作的门 414.4 单量子比特门 424.4.1 哈达玛门（H） 444.4.2 泡利门（X，Y，Z） 464.4.3 相门（S）和π/8门（T） 504.5 多量子比特门 554.5.1 关于CNOT门 554.5.2 CNOT门的Python代码 574.5.3 可以选择控制量子比特和目标量子比特的CNOT 584.6 小结 584.7 练习和问题 59第5章 量子电路 615.1 技术要求 615.2 量子电路和量子电路图 615.3 使用Qiskit生成量子电路 645.3.1 在Qiskit中的单量子比特电路 645.3.2 关于Qiskit的QuantumCircuit类和通用门方法 645.3.3 在Qiskit中的多量子比特门 655.3.4 在Qiskit电路中的经典寄存器 655.3.5 在Qiskit电路中的测量 665.4 可逆计算 665.5 有用的量子电路 685.5.1 使用X门准备任何二进制输入 695.5.2 交换两个量子比特 705.6 小结 715.7 练习和问题 71第6章 量子编辑器 736.1 技术要求 736.2 量子编辑器 736.2.1 硬件 756.2.2 门、操作和屏障 766.3 将量子电路转换到量子编辑器中 796.4 通过模拟或在Quantum Composer硬件上执行量子电路 816.4.1 通过模拟执行量子电路 826.4.2 在量子计算机硬件上执行量子电路 846.5 小结 856.6 练习和问题 85第7章 OpenQASM 877.1 技术要求 877.2 关于OpenQASM 877.3 将OpenQASM程序转换为量子乐谱 897.3.1 使用OpenQASM取反一个量子比特 897.3.2使用OpenQASM将门应用于两个量子比特，并测量**个量子比特 907.4 在OpenQASM 2.0程序中表示量子乐谱 917.5 使用OpenQASM与IBM QX连接 947.6 关于OpenQASM的高级用法 967.6.1 重置量子比特 967.6.2 使用if语句 977.6.3 用户定义的门和基本门 977.7 小结 997.8 练习和问题 99第8章 Qiskit和量子计算机模拟 1038.1 技术要求 1038.2 安装和使用Qiskit 1038.2.1 测试Qiskit安装 1048.2.2 在Qiskit中使用OpenQASM 1058.2.3 认识和安装Qiskit Aqua 1078.3 关于Qiskit Terra顶点项目 1088.3.1 关于MIDI规格 1098.3.2 关于MIDI的量子计算 1098.4 小结 1168.5 练习和问题 117第9章 量子AND门和量子OR门 1199.1 技术要求 1199.2 布尔可满足性问题 1199.2.1 关于3SAT经典实现 1229.2.2 有趣的3SAT 1239.3 量子AND和OR 1249.3.1 关于Toffoli门—量子AND门 1249.3.2 量子OR门 1279.3.3 多个量子比特上的量子AND和量子OR 1319.4 关于3SAT量子电路的实现 1329.5 小结 1359.6 练习和问题 135第10章 Grover算法 13710.1 技术要求 13710.2 Grover算法概述和用例 13710.2.1 Grover算法概述 13710.2.2 Grover算法的步骤 13910.3 使用3SAT作为Grover算法checker 14110.3.1 在Qiskit中的2个和3个量子比特的量子AND 14210.3.2 在Qiskit中的2个和3个量子比特的量子OR 14210.3.3 测试门及其可逆性 14410.4 使用Grover算法求解3SAT问题 14810.4.1 在Qiskit中的oracle实现 14910.4.2 关于mover步骤的实现 15710.4.3 完整的算法设置 16010.4.4 在Qiskit上运行算法 16010.5 小结 16110.6 练习和问题 162第11章 量子傅里叶变换 16311.1 经典傅里叶变换 16311.2 傅里叶变换的作用 16711.3 量子傅里叶变换的实现及其电路 17111.3.1 量子傅里叶变换的实现 17211.3.2 量子傅里叶变换电路 17411.4 在IBM QX中实现QFT电路 17511.4.1 在IBM QX中实现REV门 17511.4.2 在IBM QX中实现Rk门 17511.4.3 在IBM QX中实现1-qubit的QFT电路 17711.4.4 在IBM QX中实现2-qubit的QFT电路 17711.4.5 在IBM QX中实现3-qubit的QFT电路 17811.5 泛化 17911.6 小结 17911.7 练习和问题 179第12章 Shor算法 18112.1 关于Shor算法 18112.1.1 Shor算法的作用 18112.1.2 被颠覆的现代密码学 18212.2 Shor算法概述 18312.2.1 Shor算法描述 18512.2.2 以符号/数学方式描述的Shor算法 18612.3 Shor算法示例 18612.3.1 示例：N为素数且N = 7 18712.3.2 示例：N是两个素数的乘积，N较小且N = 15 18712.3.3 示例：N是两个素数的乘积，N较大且N = 2257 18712.3.4 示例：N是一个素数和一个非素数的乘积且N = 837 18812.4 在Python中实现Shor算法 18812.4.1 Shor算法的经典实现 18912.4.2 Shor算法的量子实现 19012.4.3 在量子计算机上的示例实现：N = 15，a = 2 19112.4.4 在量子计算机上的示例实现：N = 35，a = 8 20512.5 小结 20912.6 练习和问题 209第13章 量子错误和量子纠错 21113.1 量子错误 21113.1.1 比特翻转错误演示 21113.1.2 在模拟器中模拟错误 21313.2 量子纠错 21513.2.1 单比特翻转的纠错 21613.2.2 单相位翻转的量子纠错 22113.2.3 关于Shor代码 22113.3 小结 22113.4 练习和问题 222第14章 量子计算的未来 22314.1 量子计算的关键概念 22514.2 量子计算的实用领域 22614.3 对量子计算的悲观看法 22614.4 对量子计算的乐观看法 22614.5 本书关于量子计算的结论 227附录A 229A.1 实用数学基础 229A.1.1 求和 229A.1.2 复数 230A.1.3 线性代数 230A.2 从矩阵角度看量子比特、状态和门 236A.2.1 量子比特 236A.2.2 门 237A.2.3 量子测量 240

封面

书名:量子计算编程实战:基于IBM QX量子计算平台

作者:[美]克里斯丁· 科比特· 莫

页数:0

定价:¥99.0

出版社:清华大学出版社

出版日期:2020-04-01

ISBN:9787302550389

PDF电子书大小:88MB 高清扫描完整版