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量子计算编程从入门到实践书籍,圆形表示法阐释量子计算机编程。
内容简介
本书分为四大部分,分别介绍量子计算机编程的核心概念、原语、应用和发展趋势。内容涉及量子隐形传态、量子算术运算、量子傅里叶变换和量子相位估计等知识,以及量子搜索、量子超采样、量子机器学习等高级主题。
作者简介
作者埃里克.R. 约翰斯顿(Eric R. Johnston)毕业于美国加州大学伯克利分校,他创造了量子计算模拟器QCEngine,目前在硅谷担任高级量子工程师。
章节目录
版权信息
O'Reilly Media, Inc. 介绍
译者序
前言
第1章 入门
1.1 所需背景
1.2 何谓QPU
1.3 动手实践
1.4 原生QPU指令
1.5 QPU与GPU的共同点
第一部分 QPU编程
第2章 单个量子比特
2.1 物理量子比特概览
2.2 圆形表示法
2.3 第一批QPU指令
2.4 复制:缺失的指令
2.5 组合QPU指令
2.6 实践:量子监听检测
2.7 小结
第3章 多个量子比特
3.1 多量子比特寄存器的圆形表示法
3.2 绘制多量子比特寄存器
3.3 多量子比特寄存器中的单量子比特运算
3.4 可视化更多数量的量子比特
3.5 QPU指令:CNOT
3.6 实践:利用贝尔对实现共享随机性
3.7 QPU指令:CPHASE(θ)和CZ
3.8 QPU指令:CCNOT
3.9 QPU指令:SWAP和CSWAP
3.10 构造任意的条件运算
3.11 实践:远程控制随机性
3.12 小结
第4章 量子隐形传态
4.1 动手尝试
4.2 程序步骤
4.3 解释结果
4.4 如何利用隐形传态
4.5 著名的隐形传态事故带来的乐趣
第二部分 QPU原语
第5章 量子算术与逻辑
5.1 奇怪的不同
5.2 QPU中的算术运算
5.3 两个量子整数相加
5.4 负整数
5.5 实践:更复杂的数学运算
5.6 更多量子运算
5.7 可逆性和临时量子比特
5.8 反计算
5.9 QPU中的逻辑运算
5.10 小结
第6章 振幅放大
6.1 实践:在相位和强度之间相互转换
6.2 振幅放大迭代
6.3 更多迭代?
6.4 多个标记值
6.5 使用振幅放大
6.6 QPU内部
6.7 小结
第7章 量子傅里叶变换
7.1 隐藏模式
7.2 QFT、DFT和FFT
7.3 QPU寄存器中的频率
7.4 DFT
7.5 使用QFT
7.6 QPU内部
7.7 小结
第8章 量子相位估计
8.1 了解QPU运算
8.2 本征相位揭示有用信息
8.3 相位估计的作用
8.4 如何使用相位估计
8.5 使用细节
8.6 实践中的相位估计
8.7 QPU内部
8.8 小结
第三部分 QPU应用程序
第9章 真实的数据
9.1 非整型数据
9.2 QRAM
9.3 向量的编码
9.4 矩阵的编码
第10章 量子搜索
10.1 相位逻辑
10.2 解决逻辑谜题
10.3 求解布尔可满足性问题的一般方法
10.4 加速传统算法
第11章 量子超采样
11.1 QPU能为计算机图形学做什么
11.2 传统超采样
11.3 实践:计算相位编码图像
11.4 采样相位编码图像
11.5 更有趣的图像
11.6 超采样
11.7 量子超采样与蒙特卡罗采样
11.8 增加颜色
11.9 小结
第12章 舒尔分解算法
12.1 实践:在QPU上应用舒尔分解算法
12.2 算法说明
12.3 逐步操作:分解数字15
12.4 使用细节
第13章 量子机器学习
13.1 求解线性方程组
13.2 量子主成分分析
13.3 量子支持向量机
13.4 其他机器学习应用
第四部分 展望
第14章 保持领先:文献指引
14.1 从圆形表示法到复向量
14.2 与术语有关的一些细节和注意事项
14.3 测量基
14.4 门的分解与编译
14.5 隐形传态门
14.6 QPU名人堂
14.7 竞赛:量子计算机与传统计算机
14.8 基于oracle的算法研究
14.9 量子编程语言
14.10 量子模拟的前景
14.11 纠错与NISQ设备
14.12 进一步学习
关于作者
关于封面
量子计算机编程:从入门到实践是2021年由人民邮电出版社出版,作者[美] 埃里克.R. 约翰斯顿。
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