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| 編輯推薦： |
·直观易懂：用线性代数与几何图景阐释量子概念，避开复杂数学推导。
·循序渐进：从量子力学基础到算法实现，构建完整知识体系。
·注重应用：涵盖密码破解、量子机器学习、量子化学模拟等真实应用场景。
·对话引导：通过匡老师与康同学的对话引出核心内容，增强可读性。
·配套资源：提供思维导图、小册子及在线资源，助力深入学习。
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| 內容簡介： |
本书主要介绍量子计算的原理、著名算法及相关应用，旨在通过细致的讲解和直观的类比，降低量子计算的入门难度，帮助读者快速了解量子算法的典型应用思路、量子优越性的实现途径及量子算法的应用场景，为进一步学习奠定基础。
本书共6章，第1章介绍量子计算的物理基础，即量子力学；第2章概括性介绍量子计算的基本原理及著名量子算法；第3章介绍量子计算所需的数学基础；第4章介绍量子门与量子电路；第5章介绍几个基础量子算法；第6章介绍量子算法的实际应用场景。
本书适合具有一定大学数学基础，特别是线性代数基础，且对量子计算感兴趣的读者阅读。
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| 關於作者： |
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裴灵，“知乎”社区物理学话题及量子物理话题优秀答主。深耕科普写作7年，发表300余篇数学与物理相关科普文章，累计获得赞同及收藏超10万次。他凭借对初学者痛点的深刻洞察，以“直观类比+细致拆解”的风格，将复杂的量子计算知识转化为直观易懂的内容，助力读者少走弯路，快速建立系统化认知。
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| 目錄：
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第 1 章 量子计算前奏：量子力学 1
11 用线性代数打开量子力学 2
111 量子力学与经典力学 3
112 “薛定谔的猫”与叠加态 5
113 波函数 10
114 小结 14
12 测量、概率与“投影” 14
121 量子力学中的测量 15
122 测量结果出现的概率 17
123 波函数的坍缩 19
124 总概率的归一化 20
125 在量子态上测量其他力学量 22
126 小结 22
13 直观认识不确定性 23
131 光的单缝衍射实验与不确定性原理 24
132 不确定性原理的“几何”解释 25
133 位置- 动量不确定性 28
134 小结 31
14 自旋：通向量子计算的桥梁 32
141 什么是自旋 33
142 自旋的测量性质 33
143 特殊方向自旋的量子态 37
144 布洛赫球与任意自旋态 40
*145 自旋态和波函数的关系 47
146 小结 48
15 让量子态“动”起来 48
151 量子态的演化与薛定谔方程 49
152 自旋态的时间演化 51
153 薛定谔方程的物理意义与解的结构 52
154 小结 56
第 2 章 量子计算掠影 58
21 经典计算机与通用计算 59
211 经典计算的通用性 60
212 有限位二进制函数的穷举 62
213 基本逻辑运算与逻辑门 64
214 通用计算与完全集 67
215 最小完全集 71
216 小结 72
22 初识量子比特 73
221 单量子比特 73
222 多量子比特系统 75
223 直积态与纠缠态 76
224 多量子比特系统的测量 80
225 从物理角度认识纠缠态 83
226 小结 87
23 量子优越性如何实现 87
231 典型的量子计算过程 87
232 量子计算结果的输出方式 89
233 量子优越性的实现途径 91
234 初识量子电路 96
235 小结 99
24 量子算法初体验 99
241 多伊奇算法 100
242 格罗弗算法 105
243 肖尔算法 111
244 小结 113
第 3 章 数学准备 114
31 向量与矩阵的快速回顾 115
311 向量与向量空间 116
312 基底、投影与内积 118
313 矩阵与变换 119
314 复合变换与矩阵乘法 122
315 矩阵的可逆性 126
316 相似矩阵 128
317 特征值与特征向量 131
318 正交变换与正交矩阵 133
319 小结 135
32 当线性代数遇上复数 135
321 复线性空间中的向量及其内积 136
322 复线性空间中的线性变换及矩阵 140
323 酉变换与酉矩阵 141
324 单量子比特的酉变换与泡利矩阵 142
325 小结 146
33 向量与矩阵的张量积 146
331 向量的张量积 147
332 多量子比特系统状态的表示 149
333 矩阵的张量积 152
*334 波函数与自旋态的张量积 156
335 小结 157
第 4 章 量子门与量子电路 158
41 单量子比特门：量子比特的“独舞” 159
411 单量子比特门的一般形式 160
412 X 门 161
413 相位门和 Z 门 162
414 阿达玛门 164
415 单量子比特门的组合 167
416 小结 172
42 受控门：量子比特的“互动” 173
421 什么是受控门？ 173
422 常用的双量子比特受控门 176
423 常用的三量子比特受控门 180
424 受控门的矩阵形式 182
425 受控门矩阵的一般构造规则 185
426 小结 188
43 量子电路的“看图计算” 188
431 利用变换规则计算 189
432 利用变换矩阵计算 191
433 等效量子电路 195
434 量子电路中的“信息转移”
198
435 量子电路的仿真 201
436 小结 202
44 量子门的通用性 203
441 量子门为什么不同于经典逻辑门？ 204
442 经典计算的通用性能否实现？ 207
443 量子计算的通用性能否实现？ 209
444 小结 211
*45 量子门的物理实现 212
451 拉莫尔进动与自旋态变换 212
452 量子门的核磁共振方案 214
453 多量子比特门的实现案例 217
454 小结 218
第 5 章 基础量子算法 220
51 格罗弗算法 222
511 背景与思路的回顾 222
512 旋转变换的分解 226
513 格罗弗算法的量子电路 230
514 多解情形的格罗弗算法 234
515 小结 239
52 量子相位估计算法 239
521 背景介绍 240
522 量子相位估计算法的思路 241
523 量子相位估计算法的步骤 242
524 量子相位估计算法的量子电路 248
525 小结 251
53 基于概率输出的量子算法 251
531 背景介绍 251
532 SWAP 测试 252
533 阿达玛测试 256
534 小结 259
第 6 章 量子算法的应用 261
61 更快的搜索与优化 262
611 格罗弗算法与数据搜索 262
612 格罗弗算法与全局寻优 268
613 小结 270
62 破解密码的“神器” 270
621 RSA 加密算法简介 271
622 数论知识补遗 279
623 肖尔算法的思路 281
624 肖尔算法的后处理 286
625 小结 286
63 线性方程组的快速求解 286
631 HHL 算法的理论基础 287
632 HHL 算法的主要步骤 289
633 小结 294
64 量子机器学习案例 295
641 机器学习中的量子计算 296
642 支持向量机 297
643 量子支持向量机的训练过程 299
644 量子支持向量机的预测过程 302
645 小结 306
65 量子化学模拟 307
651 量子化学要计算什么 307
652 怎样计算基态能量：经典算法 310
653 怎样计算基态能量：量子算法 317
654 小结 321
66 NISQ 与变分量子算法简介 322
661 背景介绍 322
662 变分简介 323
663 变分量子算法的基本思路 326
664 变分量子特征值求解器 328
665 能量期望值的求解 329
666 小结 331
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