目錄
中譯本序
譯者序
序言
引言與概述 1
第1章 經(jīng)典計(jì)算導(dǎo)論 6
1.1 圖靈機(jī) 6
1.1.1 圖靈機(jī)上的加法運(yùn)算 8
1.1.2 Church-圖靈命題 9
1.1.3 通用圖靈機(jī) 9
1.1.4 概率圖靈機(jī) 10
1.1.5* 停機(jī)問題 10
1.2 計(jì)算的線路模型 10
1.2.1 二進(jìn)制算術(shù) 11
1.2.2 基本邏輯門 12
1.2.3 通用經(jīng)典計(jì)算 16
1.3 計(jì)算復(fù)雜性 18
1.3.1 復(fù)雜類 20
1.3.2* Chernoff界限 22
1.4* 對動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)性質(zhì)的計(jì)算 22
1.4.1* 確定性混沌 23
1.4.2* 算法復(fù)雜性 25
1.5 能量和信息 26
1.5.1 麥克斯韋妖 26
1.5.2 Landauer原理 27
1.5.3 從信息提取功 30
1.6 可逆計(jì)算 31
1.6.1 Toffoli門和Fredkin門 32
1.6.2* 臺球計(jì)算機(jī) 34
1.7 參考資料指南 35
第2章 量子力學(xué)引論 36
2.1 Stern-Gerlach實(shí)驗(yàn) 36
2.2 楊氏雙縫實(shí)驗(yàn) 39
2.3 線性矢量空間 41
2.4 量子力學(xué)基本假設(shè) 58
2.5 EPR佯謬和貝爾不等式 66
2.6 參考資料指南 74
第3章 量子計(jì)算 75
3.1 量子比特 75
3.1.1 Bloch球 77
3.1.2 量子比特態(tài)的測量 78
3.2 量子計(jì)算的線路模型 80
3.3 單量子比特門 82
3.4 受控門和糾纏的產(chǎn)生 85
3.5 通用量子門 91
3.6 幺正誤差 100
3.7 函數(shù)賦值 101
3.8 量子加法器 106
3.9 Deutsch算法 108
3.9.1 Deutsch-Jozsa問題 109
3.9.2* Deutsch 算法的推廣 110
3.10 量子搜索 111
3.10.1 從4個(gè)條目中尋找一個(gè) 112
3.10.2 從N個(gè)條目中找出一個(gè) 114
3.10.3 幾何圖像 115
3.11 量子傅里葉變換 117
3.12 量子相位估計(jì) 120
3.13* 本征值與本征函數(shù)求解 122
3.14 周期求解與Shor算法 124
3.15 動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的量子計(jì)算 127
3.15.1 薛定諤方程的量子模擬 127
3.15.2* 量子面包師映射 130
3.15.3* 量子鋸齒映射 131
3.15.4* 動(dòng)力學(xué)局域化的量子計(jì)算 135
3.16 在實(shí)驗(yàn)上的首次實(shí)現(xiàn) 138
3.16.1 利用自旋量子比特實(shí)現(xiàn)的基本邏輯門 139
3.16.2 量子計(jì)算的首次實(shí)現(xiàn)綜述 140
3.17 參考資料指南 143
第4章 量子通信 146
4.1 經(jīng)典密碼術(shù) 146
4.1.1 Vernam密碼 147
4.1.2 公鑰密碼系統(tǒng) 148
4.1.3 RSA方案 148
4.2 不可克隆定理 149
4.3 量子密碼術(shù) 152
4.3.1 BB84方案 153
4.3.2 E91方案 155
4.4 密集編碼 157
4.5 量子隱形傳態(tài) 160
4.6 實(shí)驗(yàn)狀況概述 164
4.7 參考資料指南 164
習(xí)題答案 166
主要參考文獻(xiàn) 187
索引 196