量子計算系列譯叢：量子計算與量子信息/與量子比特共舞/量子計算公開課/一種應用方法

編輯推薦

本書是量子計算與量子信息領域的經典著作。

本書是量子信息領域及物理領域被引用次數高的圖書之一。

全球許多高校都使用該書作為量子計算課程的教材。

本書可以多種方式使用。它可以用作各種課程的基礎，不管是有關量子計算和量子信息的特定主題的短期講座課程，還是涵蓋整個領域的全年課程。對想要了解一點量子計算和量子信息的讀者，或者想要了解研究前沿的學者，它可以用來自學。它也可以用作該領域當前研究人員的參考書。我們希望新進入這個領域的研究者會發現它作為一份介紹材料是十分有價值的。

給自學者的話

本書被設計為對自學者也是易於理解的。全書擁有大量的習題，可以作為理解正文內容的自 我測驗。目錄和章末的總結可用以快速確定要深入學習的章節。依賴圖有助於確定書中內容的閱讀順序。

給教師的話

本書涵蓋了廣泛的主題，因此可以用作各種課程的基礎。對於一學期的量子計算課程，可以根據班級的背景從第 1 章到第 3 章中選擇部分內容，接著是關於量子電路的第 4 章、關於量子算法的第 5 章和第 6 章，以及從關於物理實現的第 7 章中選擇的內容和理解量子糾錯的第 8 章到第 10 章，其中第 10 章應特別關注。對於一學期的量子信息課程，可以根據班級的背景從第 1 章到第 3 章中選擇部分內容，接著是關於量子糾錯的第 8 章到第 10 章，以及分別關於量子熵和量子信息論的第 11 章和第 12 章。對於一整年的課程，可以覆蓋書中的所有內容，且有時間可從若干章節的“背景資料與延伸 閱讀”部分選擇額外的內容閱讀。量子計算和量子信息也非常適合於學生的獨立研究項目。除了用於量子計算和量子信息的課程，我們還希望有另外一種使用本書的方式，即作為物理系學生量子力學入門課的課本。傳統的量子力學的介紹嚴重依賴於偏微分方程的數學框架，我們認為這常常掩蓋了其中的基本思想。量子計算與量子信息為理解量子力學的基本概念和獨特之處提供了一個出色的概念上的試驗場，而無須基於繁重的數學機制。此類課程的重點是第 2 章中的量子力學入門、第 4 章中關於量子電路的基礎內容、第 5 章和第 6 章中關於量子算法的部分內容、第 7 章中量子計算的物理實現，以及根據個人品味從本書第 3 部分中任意選取的內容。

給學生的話

我們編寫這本書時盡可能使其自洽。主要的例外是，有時我們省略了那些需要讀者自行驗證才能相信的論證，這些通常作為習題給出。建議讀者在閱讀本書時至少應該嘗試所有的習題。除少數例外，這些習題均可以在幾分鐘內完成。如果在大量習題中遇到很多困難，這可能表明需要回顧一個或多個關鍵的概念。

內容簡介

《量子計算與量子信息：10週年版》介紹了量子計算和量子信息領域的主要思想和技術。該領域的快速發展及其跨學科的性質使得新來者很難全面地了解其中重要的技術和研究成果。本書共分為3 部分：第1 部分概述了量子計算和量子信息領域的主要思想和研究成果，並介紹了計算機科學、數學和物理學領域的相關背景材料，這些材料是深入理解量子計算和量子信息所必需的；第2 部分詳細描述了量子計算；第3 部分是關於量子信息的，內容涉及什麼是量子信息，如何使用量子態表示和交流信息，以及如何描述和處理量子信息和經典信息的破壞。

作者簡介

Michael A． Nielsen （邁克爾 A. 尼爾森）

曾任澳大利亞聯邦教授、圓周理論物理研究所高級研究員，曾在洛斯阿拉莫斯國家實驗室擔任訪問職務，並曾在加利福尼亞理工學院擔任托爾曼博士後研究員。

Isaac L． Chuang（艾薩克 L. 莊）

現任麻省理工學院數據學習中心副主任，物理系和電氣工程系教授，曾在斯坦福大學獲得電氣工程博士學位，赫茲基金會的研究員，同時還擁有麻省理工學院的物理學和電氣工程學位。

譯者介紹

孫曉明，中國科學院計算技術研究所研究員。主要研究領域為算法與計算複雜性、量子計算等。曾獲首批國家自然科學基金優秀青年基金資助，入選zhongzubu首批萬人計劃青年拔尖人才，中國密碼學會優秀青年獎、密碼創新二等獎。目前擔任中國計算機學會理論計算機科學專委會主任，全國量子計算與測量標準化技術委員會委員，還擔任《軟件學報》《計算機研究與發展》《中國科學:信息科學》《Information and Computation》《JCST》《FCS》等雜誌編委或青年編委。

尚云，中國科學院數學與系統科學研究院研究員、CCF量子計算專委會常務委員、CCF傑出會員。主要研究興趣是量子計算基礎理論、量子遊走、量子機器學習、量子點元胞自動機電路的自動設計與優化等，發表論文50多篇。獲CCF科學技術獎自然科學二等獎(1/5，2021)，英國皇家物理學會IOP高引用作者獎(2021),王寬誠優秀女科學家專項獎(2012)等。

李綠週，中山大學計算機學院量子計算與計算機理論研究所教授、中國計算機學會（CCF）量子計算專業組副主任、CCF理論計算機科學專委會常務委員、CCF傑出會員。 2009年6月畢業於中山大學計算機科學系，獲博士學位。長期從事量子計算方面的研究，目前研究興趣具體包括量子算法與復雜性、量子機器學習、量子線路優化等，在國內外知名學術期刊發表論文60餘篇，出版學術專著1部，“量子計算模型與算法的研究”獲得廣東省傑出青年基金項目資助。

尹璋琦，北京理工大學物理學院量子技術研究中心教授，CCF 量子計算專委委員。 1999 年到 2009 年，在西安交通大學先後獲物理學學士、碩士和博士學位。 2007 至 2009 年在美國密歇根大學公派聯合培養。 2010 到 2019 年先後在中科院武漢物理與數學研究所、中國科學技術大學和清華大學工作。 2019 年調入北京理工大學，研究興趣為量子信息與量子精密測量、宏觀系統量子效應等，發表論文 70 餘篇。入選教育部青年長江學者（2020），任《中國科學：物理學力學天文學（英文版）》青年編委。

魏朝暉，清華大學丘成桐數學科學中心助理教授、CCF量子計算專委委員。 2009年於清華大學計算機系獲得博士學位後前往新加坡量子研究中心任Research Fellow，於2018年返回清華任教。長期從事量子計算方面的理論研究，主要研究興趣包括量子計算複雜性、量子信息論、量子算法、量子糾錯、量子人工智能等，學術成果發表在包括

《IEEE Transactions on Information Theory》《Mathematical Programming》《Physical Review Letters》等在內的知名學術期刊上。 2020年獲得北京市優秀本科畢業論文指導教師獎。

田國敬，中科院計算所副研究員、CCF量子計算專業組委員、CCF理論計算機專委委員。主要研究方向是：量子算法設計、量子電路優化、量子非局域性、量子模擬等，目前共發表論文17篇，博士畢業論文被評為中國通信學會優秀博士學位論文（全國共10篇）。作為項目負責人，先後獲得了北京市自然科學基金和國家自然科學基金青年項目的資助，並於2019年入選了博士後創新人才支持計劃（全國計算機專業共16人）。

編輯推薦

1.繼費曼之後，物理學和計算機科學有趣的演講稿集之一。

2. 2020年ACM計算獎得主、全球理論計算機科學家、量子計算理論學家斯科特.阿倫森科普著作。

3. 特為中文版撰寫序言，總結自英文原版問世以來量子計算領域取得的新進展。

內容簡介

《量子計算公開課：從德謨克利特、計算複雜性到自由意志》由量子計算和理論計算機領域巨擘、2020年度ACM計算獎得主斯科特?阿倫森的課堂講義整理而成。作者將量子計算置於數學、計算科學、哲學等更廣闊的領域當中，談及計算理論、集合論、圖靈機、NP問題、隨機性、數學邏輯、量子計算、隱變量理論、人擇原理、自由意志、時間旅行和復雜性等多個話題。作者的思考深刻、發人深省，探討了量子計算對解決相關領域難題的重大意義，並試圖回答兩個問題：宇宙和物理世界是如何運作的？它們為什麼這樣運作？

《量子計算公開課：從德謨克利特、計算複雜性到自由意志》適合愛好科普的普通大眾讀者，尤其適合對物理學、計算機科學、數學、哲學等內容感興趣的讀者，計算理論、計算機科學、物理學和量子物理學的從業者或專業人士也可將本書作為參考讀物。

作者簡介

斯科特.阿倫森 / Scott Aaronson

在量子計算和理論計算機領域影響力巨大的學者。 2020年度ACM計算獎得主。現為得克薩斯大學奧斯汀分校講席教授，曾任教於麻省理工學院。主要研究領域為理論計算機科學。其研究興趣集中在探索量子計算機的能力和極限，以及更廣泛的計算複雜性理論。阿倫森畢業於康奈爾大學，獲得加州大學伯克利分校計算機科學博士學位。曾榮獲Tomassoni Chisesi物理學獎（2018年）、Simons研究員獎（2017年）、美國國家科學基金會的Alan T. Waterman獎（2012年）等獎項。

編輯推薦

“廣袤的宇宙自帶計算的能力”。我們正在進入一個新的計算時代——量子計算！它將催生科學和技術上的新發現！

本書特色：

1.邏輯清晰，講解易懂

講解有特色，概念清晰，邏輯連貫，易學易懂，適合那些需要“惡補”線性代數的讀者學習使用，它能幫助更多的非量子計算專業人士跟上這一新興的領域。

2.知識豐富，適合系統化學習

本書包含大量的知識點、公式和練習，不僅適合產業界用於人才培訓，也適合高校用作相關專業的教材。

3.提供配套示例代碼和書中彩圖

內容簡介

本書的內容主要包括三部分。第一部分概述了量子計算和量子電路的基礎知識。第二部分重點介紹了量子硬件和量子計算算法的基本原理，並提供了多種量子計算方法的實用代碼。第三部分詳細介紹了掌握量子計算所需的數學工具，特別是把線性代數的核心概念和量子計算聯繫起來。此外，本書還介紹了**的變分和優化方法，討論了隨機電路採樣等前沿應用。

閱讀本書，讀者不僅能對量子計算的歷史和發展脈絡有清晰的認識，掌握量子計算的關鍵知識點，通過隨書代碼還能親自體驗量子編程，將量子計算的理論知識和動手實踐相結合。

本書配套提供代碼和習題，既可用於高校的教學，又可用於產業界的技術培訓。

作者簡介

Jack D. Hidary是Alphabet X（前身為Google X）的科學家，專注於人工智能和量子計算的研究。他和他的團隊為NISQ量子處理器開發和研究算法，並為量子計算創建新的軟件庫。在人工智能領域，他和他的團隊專注於基礎研究，如深度網絡的泛化以及應用人工智能技術等。

譯者簡介

姚鵬暉，南京大學計算機科學與技術系副教授，主要研究方向是量子信息與量子計算，在理論計算機科學會議和信息論期刊上發表多篇論文，並多次在量子信息國際會議上做學術報告。

欽明瓏，南京大學計算機科學與技術系博士研究生，研究方向為量子計算複雜性理論。

汪昌盛，南京大學計算機科學與技術系碩士研究生，研究方向為量子分佈式計算。

趙銘南，南京大學計算機科學與技術系博士研究生，研究方向為量子程序設計理論、去隨機化理論。

編輯推薦

量子計算是下一個顛覆性的技術。本書旨在帶領讀者探究量子計算的工作原理，並深入解釋背後的數學基礎。同時，本書清晰地介紹了構建量子計算機的工程思想、基本的電路和算法，並對量子計算可能應用的幾大行業以及未來的發展方向做出了展望。

本書特色：

.從基礎數學到量子計算的基本原理，步步為營，入門量子計算

.很多示例來自IBM Q量子計算系統

.專門設計了思考題，按章節編號，幫助讀者消化吸收

本書作者入選量子科技媒體Quantum Zeitgeist評選的“推動量子技術革命的20位具影響力的人物”。 （來源：光子盒）

本書得到了劍橋量子計算首席執行官Ilyas Khan和IBM Quantum開發倡導者James L. Weaver的推薦。

要閱讀本書，讀者不必是一位物理學家，也無須事先了解量子力學。

內容簡介

本書介紹量子計算的理論基礎、基本原理和工作機制，幫助讀者了解量子計算的基礎和概況。全書共12章，首先介紹為什麼要使用量子計算，然後分基礎知識和量子計算兩個部分，介紹量子計算所依賴的經典計算的相關知識，以及量子計算的工作機制，並展望量子計算的發展前景。

本書適合對量子計算感興趣，並且想要學習和了解與量子計算相關的物理學、計算機科學和工程開發等知識的讀者。

作者簡介

羅伯特.S.蘇托爾擁有30年以上的信息技術行業從業經歷並一直擔任技術領頭人和技術高管。在他的職業生涯中，有20多年時間都在IBM研究院紐約實驗室度過。在這期間，他從事或領導著符號數學計算、優化、人工智能、區塊鍊和量子計算方面的工作。他參與完成了許多研究論文並與已故的理查德.D.詹克斯（Richard D. Jenks）合著了《Axiom：科學計算系統》一書。他也曾領導過該企業在新興行業標準、Linux軟件、移動和開源等領域的軟件方面的工作。他是一位經過訓練的理論數學家，擁有普林斯頓大學博士學位和哈佛學院本科學位。他的編程生涯始於15歲時並已使用過一路出現的大多數編程語言。

譯者簡介

吳攀，資深科技內容譯者和編輯。出生於四川省廣安市，擁有南京理工大學工學學士學位。已翻譯和編寫大量科學、技術及相關產業文章，涵蓋人工智能、機器人、量子計算、區塊鏈、網絡安全、半導體、人造語言等諸多領域。曾先後在半導體媒體《電子發燒友》、科技媒體《雷鋒網》和人工智能媒體《機器之心》擔任編輯。已出版的譯著包括《捍衛隱私》《超級轉化率》《人人都該懂的能源新趨勢》等。另外，他還是一位科幻小說作者和譯者。