|
關(guān)于我們
 書單推薦 新書推薦 |
量子計算導論（英文版） 
定 價：129 元
9 7 4 8 4 7 6 1 0 2 4 1 7 讀者對象:本書適合大學生和對量子計算機編程感興趣的軟件開發(fā)人員。 
本書清晰介紹了量子計算的核心概念、術(shù)語和技術(shù)，涵蓋必備的數(shù)學、物理學和信息論的基礎知識，同時提供了量子編程動手實踐。本書揭開了隱藏在量子計算中的技術(shù)概念和數(shù)學原理的神秘面紗，展示了量子計算系統(tǒng)的設計和構(gòu)建方式，解釋了量子計算系統(tǒng)對網(wǎng)絡安全的影響，同時概括了抗量子密碼學的進展。本書還扼要地介紹了當今先進的量子編程語言Microsoft Q#和QASM。本書各章包含的習題測試和示例項目有助于讀者深入理解和運用所學知識。本書文字淺顯易懂，是量子計算初學者的完美指南。
查克·伊斯特姆博士在計算機安全、取證和密碼學等領(lǐng)域出版了31部著作，其中部分著作已被60多所高校用作教材。伊斯特姆博士還在數(shù)字取證、網(wǎng)絡戰(zhàn)、密碼學和應用數(shù)學等領(lǐng)域發(fā)表過大量學術(shù)論文（超過70篇），同時擁有22項計算機科學發(fā)明專利。他擁有3個博士學位：網(wǎng)絡安全方面的科學博士學位（論文題目為a study of lattice-based cryptographic algorithms for post-quantum computing），納米技術(shù)方面的技術(shù)博士學位（論文題目為The Effects of Complexity on Carbon Nanotube Failures），以及計算機科學博士學位（論文題目為On the Application of Graph Theory to Digital Forensics）。此外，他還擁有應用計算機科學、教育學和系統(tǒng)工程3個專業(yè)的碩士學位。伊斯特姆博士還是電氣電子工程師學會（IEEE）和國際計算機協(xié)會（ACM）資深會員，國際密碼研究協(xié)會（IACR）和系統(tǒng)工程國際委員會（INCOSE）會員，以及ACM杰出演講者和IEEE杰出訪問者。伊斯特姆博士現(xiàn)任喬治城大學兼職講師。
Credits............................................................................................................... 15
Chapter 1 線性代數(shù)入門 ................................................................................. 16 1.1 什么是線性代數(shù) ................................................................................................. 17 1.2 代數(shù)入門 ............................................................................................................. 18 1.2.1 群、環(huán)和域 ............................................................................................. 20 1.3 矩陣數(shù)學 ............................................................................................................. 24 1.3.1 矩陣加法和乘法 ..................................................................................... 25 1.3.2 矩陣轉(zhuǎn)置 ................................................................................................. 27 1.3.3 子矩陣 ..................................................................................................... 28 1.3.4 單位矩陣 ................................................................................................. 29 1.3.5 深入了解矩陣 ......................................................................................... 30 1.4 向量和向量空間 ................................................................................................. 37 1.5 集合論 ................................................................................................................. 39 1.6 小結(jié) ..................................................................................................................... 43 Chapter 2 復數(shù)................................................................................................ 46 2.1 什么是復數(shù) ......................................................................................................... 46 2.2 復數(shù)的代數(shù)運算 ................................................................................................. 48 2.3 用圖形表示復數(shù) ................................................................................................. 52 2.4 用向量表示復數(shù) ................................................................................................. 59 2.5 泡利矩陣 ............................................................................................................. 62 2.5.1 泡利矩陣的代數(shù)性質(zhì) ............................................................................. 66 2.6 超越數(shù) ................................................................................................................. 70 2.7 小結(jié) ..................................................................................................................... 72 Chapter 3 量子計算的物理學基礎 ................................................................... 74 3.1 量子之旅 ............................................................................................................. 75 3.2 量子物理學要點 ................................................................................................. 79 3.2.1 基本原子結(jié)構(gòu) ......................................................................................... 79 3.2.2 希爾伯特空間 ......................................................................................... 82 3.2.3 不確定性 ................................................................................................. 84 3.2.4 量子態(tài) ..................................................................................................... 87 3.2.5 量子糾纏 ................................................................................................. 89 3.3 小結(jié) ..................................................................................................................... 91 Chapter 4 量子計算的計算機科學基礎............................................................ 94 4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ............................................................................................................. 95 4.1.1 列表 ......................................................................................................... 95 4.1.2 二叉樹 ................................................................................................... 102 4.2 算法 ................................................................................................................... 102 4.2.1 排序算法 ............................................................................................... 104 4.3 計算復雜性理論 ............................................................................................... 107 4.3.1 圈復雜度 ............................................................................................... 107 4.3.2 霍爾斯特德度量指標 ........................................................................... 108 4.4 編碼理論 ........................................................................................................... 109 4.5 邏輯門 ............................................................................................................... 110 4.5.1 與 ........................................................................................................... 110 4.5.2 或 ........................................................................................................... 110 4.5.3 異或 ....................................................................................................... 110 4.5.4 邏輯門的應用 ........................................................................................ 111 4.6 計算機架構(gòu) ....................................................................................................... 114 4.7 小結(jié) ................................................................................................................... 117 Chapter 5 信息論基礎 ................................................................................... 120 5.1 基本概率 ........................................................................................................... 121 5.1.1 基本概率規(guī)則 ....................................................................................... 121 5.2 集合論 ............................................................................................................... 122 5.3 信息論 ............................................................................................................... 126 5.3.1 定理 1：香農(nóng)的信源編碼定理 ............................................................. 127 5.3.2 定理 2：有噪信道編碼定理 ................................................................. 127 5.3.3 信息熵 ................................................................................................... 127 5.3.4 信息多樣性 ........................................................................................... 130 5.4 量子信息論 ....................................................................................................... 132 5.5 小結(jié) ................................................................................................................... 134 Chapter 6 量子理論基礎 ............................................................................... 136 6.1 量子力學進階 ................................................................................................... 137 6.1.1 狄拉克符號 ........................................................................................... 137 6.1.2 哈密頓算符 ........................................................................................... 138 6.1.3 波函數(shù)坍縮 ........................................................................................... 139 6.1.4 薛定諤方程 ........................................................................................... 142 6.2 量子退相干 ....................................................................................................... 143 6.3 量子電動力學 ................................................................................................... 145 6.4 量子色動力學 ................................................................................................... 147 6.5 費曼圖 ............................................................................................................... 148 6.6 小結(jié) ................................................................................................................... 150 Chapter 7 量子糾纏與量子密鑰分發(fā) ............................................................. 152 7.1 量子糾纏 ........................................................................................................... 152 7.2 詮釋 ................................................................................................................... 157 7.2.1 哥本哈根詮釋 ....................................................................................... 158 7.2.2 多重世界詮釋 ....................................................................................... 158 7.2.3 退相干歷史詮釋 ................................................................................... 159 7.2.4 客觀坍縮理論 ....................................................................................... 159 7.3 量子密鑰交換 ................................................................................................... 160 7.3.1 BB84 協(xié)議 ............................................................................................ 160 7.3.2 B92 協(xié)議 ............................................................................................... 163 7.3.3 SARG04 協(xié)議 ....................................................................................... 163 7.3.4 六態(tài)協(xié)議 ............................................................................................... 165 7.3.5 E91 協(xié)議 ................................................................................................ 165 7.3.6 協(xié)議的實現(xiàn) ........................................................................................... 165 7.4 小結(jié) ................................................................................................................... 165 Chapter 8 量子架構(gòu) ...................................................................................... 168 8.1 深入了解量子位 ............................................................................................... 168 8.2 量子門 ............................................................................................................... 172 8.2.1 阿達瑪門 ............................................................................................... 173 8.2.2 相移門 ................................................................................................... 175 8.2.3 泡利門 ................................................................................................... 175 8.2.4 交換門 ................................................................................................... 176 8.2.5 弗雷德金門 ........................................................................................... 177 8.2.6 托佛利門 ............................................................................................... 177 8.2.7 受控門 ................................................................................................... 177 8.2.8 伊辛門 ................................................................................................... 178 8.2.9 Gottesman-Knill 定理 ............................................................................ 179 8.3 與門有關(guān)的更多信息 ....................................................................................... 180 8.4 量子電路 ........................................................................................................... 181 8.5 D-Wave 量子架構(gòu) ............................................................................................. 183 8.5.1 超導量子比特 ....................................................................................... 184 8.6 小結(jié) ................................................................................................................... 186 Chapter 9 量子硬件 ...................................................................................... 188 9.1 量子位 ............................................................................................................... 188 9.1.1 光子 ....................................................................................................... 189 9.1.2 電子 ....................................................................................................... 191 9.1.3 離子 ....................................................................................................... 192 9.1.4 核磁共振量子計算 ............................................................................... 193 9.1.5 玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)量子計算 .......................................................... 193 9.1.6 砷化鎵量子點 ....................................................................................... 195 9.2 需要多少個量子位 ........................................................................................... 195 9.3 解決退相干問題 ............................................................................................... 196 9.3.1 過冷 ....................................................................................................... 199 9.3.2 處理噪聲 ............................................................................................... 199 9.3.3 過濾噪聲 ............................................................................................... 200 9.4 拓撲量子計算 ................................................................................................... 200 9.4.1 編織理論基礎 ....................................................................................... 200 9.4.2 編織理論進階 ....................................................................................... 201 9.4.3 拓撲計算進階 ....................................................................................... 201 9.5 量子計算機必備組件 ....................................................................................... 201 9.5.1 量子數(shù)據(jù)平面 ....................................................................................... 201 9.5.2 測量平面 ............................................................................................... 202 9.5.3 控制處理器平面 ................................................................................... 202 9.6 量子網(wǎng)絡 ........................................................................................................... 202 9.6.1 東京量子密鑰分發(fā) ............................................................................... 202 9.6.2 京滬干線 ............................................................................................... 203 9.6.3 墨子號衛(wèi)星 ........................................................................................... 203 9.6.4 分布式量子計算 ................................................................................... 204 9.7 小結(jié) ................................................................................................................... 205 Chapter 10 量子算法 .................................................................................... 208 10.1 何為算法 ......................................................................................................... 208 10.2 多伊奇算法 ..................................................................................................... 211 10.3 多伊奇-約薩算法 ........................................................................................... 213 10.4 伯恩斯坦-瓦茲拉尼算法 ............................................................................... 215 10.5 西蒙算法 ......................................................................................................... 216 10.6 肖爾算法 ......................................................................................................... 217 10.6.1 量子周期查找函數(shù) ............................................................................. 220 10.7 格羅弗算法 ..................................................................................................... 223 10.8 小結(jié) ................................................................................................................. 225 Chapter 11 當代非對稱算法 .......................................................................... 226 11.1 RSA ................................................................................................................. 227 11.1.1 RSA 示例 1 .......................................................................................... 229 11.1.2 RSA 示例 2 .......................................................................................... 229 11.1.3 因式分解 RSA 密鑰 ............................................................................ 230 11.2 迪菲-赫爾曼算法 ........................................................................................... 230 11.2.1 艾爾加瑪爾加密算法 .......................................................................... 231 11.2.2 MQV .................................................................................................... 233 11.3 橢圓曲線 ......................................................................................................... 233 11.3.1 橢圓曲線迪菲-赫爾曼算法 ................................................................ 238 11.3.2 橢圓曲線數(shù)字簽名算法 ...................................................................... 239 11.4 小結(jié) ................................................................................................................. 241 Chapter 12 量子計算對密碼學的影響 ........................................................... 242 12.1 非對稱密碼學 ................................................................................................. 243 12.1.1 需要多少個量子位 ............................................................................. 244 12.2 特定算法 ......................................................................................................... 245 12.2.1 RSA ..................................................................................................... 245 12.2.2 迪菲-赫爾曼算法 ............................................................................... 245 12.2.3 橢圓曲線密碼 ..................................................................................... 246 12.2.4 對稱密碼 ............................................................................................. 246 12.2.5 密碼散列 ............................................................................................. 246 12.3 具體應用 ......................................................................................................... 247 12.3.1 數(shù)字證書 ............................................................................................. 247 12.3.2 SSL/TLS .............................................................................................. 248 12.3.4 公鑰基礎設施 ..................................................................................... 251 12.3.5 虛擬專用網(wǎng)絡 ..................................................................................... 253 12.3.6 安全外殼協(xié)議 ..................................................................................... 254 12.4 小結(jié) ................................................................................................................. 255 Chapter 13 基于格的密碼學.......................................................................... 258 13.1 基于格的數(shù)學問題 ......................................................................................... 259 13.1.1 最短整數(shù)問題 ..................................................................................... 262 13.1.2 最短向量問題 ..................................................................................... 262 13.1.3 最近向量問題 ..................................................................................... 262 13.2 加密算法 ......................................................................................................... 263 13.2.1 NTRU .................................................................................................. 263 13.2.2 GGH ..................................................................................................... 266 13.2.3 佩克特環(huán)簽名算法 ............................................................................. 267 13.3 解決格問題 ..................................................................................................... 270 13.3.1 LLL 算法 ............................................................................................. 270 13.4 小結(jié) ................................................................................................................. 273 Chapter 14 多元密碼學 ................................................................................. 276 14.1 數(shù)學 ................................................................................................................. 276 14.2 Matsumoto-Imai 算法 ..................................................................................... 278 14.3 隱域方程 ......................................................................................................... 280 14.4 多元二次數(shù)字簽名方案 ................................................................................. 282 14.5 SFLASH .......................................................................................................... 283 14.6 小結(jié) ................................................................................................................. 285 Chapter 15 后量子密碼學的其他方法 ........................................................... 288 15.1 散列函數(shù) ......................................................................................................... 288 15.1.1 Merkle-Damgaard ................................................................................ 289 15.1.2 SWIFFT ............................................................................................... 289 15.1.3 蘭伯特簽名 ......................................................................................... 291 15.2 基于編碼的密碼學 ......................................................................................... 293 15.2.1 McEliece .............................................................................................. 293 15.2.2 Niederreiter 密碼系統(tǒng) ......................................................................... 294 15.3 超奇異同源密鑰交換 ..................................................................................... 295 15.3.1 橢圓曲線 ............................................................................................. 295 15.3.2 超奇異同源迪菲-赫爾曼算法 ............................................................ 299 15.4 小結(jié) ................................................................................................................. 303 Chapter 16 使用 Q# ...................................................................................... 306 16.1 基本編程概念 ................................................................................................. 306 16.1.1 變量和語句 ......................................................................................... 306 16.1.2 控制結(jié)構(gòu) ............................................................................................. 309 16.1.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O計 ............................................................................. 311 16.2 Q#入門 ............................................................................................................ 312 16.3 格羅弗算法 ..................................................................................................... 317 16.3.1 格羅弗算法回顧 ................................................................................. 317 16.3.2 格羅弗算法代碼 ................................................................................. 318 16.4 多伊奇-約薩算法 ........................................................................................... 321 16.4.1 多伊奇-約薩算法回顧........................................................................ 322 16.4.2 多伊奇-約薩算法代碼........................................................................ 322 16.5 位翻轉(zhuǎn) ............................................................................................................. 324 16.6 小結(jié) ................................................................................................................. 325 Chapter 17 使用量子匯編語言 ...................................................................... 328 17.1 基本編程概念 ................................................................................................. 329 17.1.1 指令 ..................................................................................................... 329 17.1.2 命令行 ................................................................................................. 333 17.2 開始使用 QASM ............................................................................................. 333 17.3 量子糾錯 ......................................................................................................... 334 17.4 格羅弗算法 ..................................................................................................... 336 17.4.1 格羅弗算法回顧 ................................................................................. 336 17.4.2 格羅弗算法代碼 ................................................................................. 338 17.5 多伊奇-約薩算法 ........................................................................................... 340 17.5.1 多伊奇-約薩算法回顧........................................................................ 340 17.5.2 多伊奇-約薩算法代碼........................................................................ 340 17.6 小結(jié) ................................................................................................................. 342 Appendix A 章節(jié)測試答案 ............................................................................ 344
你還可能感興趣
我要評論
|
