●序
前言
章背景知識1
1.1三問量子計算1
1.1.1什麼是量子計算1
1.1.2為什麼我們需要量子計算2
1.1.3什麼樣的機構參與量子計算的研發8
1.2量子計算的發展歷史11
1.2.1量子力學的發展11
1.2.2量子計算的發展21
1.3量子計算軟件介紹25
1.3.1量子語言25
1.3.2量子軟件開發包26
1.3.3量子雲平臺27
第2章量子計算基礎29
2.1量子力學基礎理論29
2.1.1量子繫統29
2.1.2觀測量和計算基下的測量39
2.1.3復合繫統與聯合測量42
2.2量子程序45
2.2.1量子計算原理45
2.2.2量子計算的if和while62
第3章量子計算機硬件基礎66
3.1量子芯片66
3.1.1超導量子芯片66
3.1.2半導體量子芯片69
3.1.3其他類型體繫的量子計算體繫71
3.2量子計算機硬件77
3.2.1量子芯片支持繫統78
3.2.2量子計算機控制繫統80
3.3量子計算機85
3.3.1量子計算機整體架構85
3.3.2量子程序架構(設備代碼的架構)86
第4章量子算法與編程90
4.1量子軟件開發環境90
4.1.1QPanda90
4.1.2QRunes96
4.1.3本源量子雲平臺97
4.2量子算法簡介98
4.2.1概述98
4.2.2量子-經典混合算法98
4.3Deutsch-Jozsa算法100
4.3.1在本源量子雲平臺上實現D-J算法102
4.3.2在QPanda上實現D-J算法109
4.4Grover搜索算法115
QPanda實現Grover算法的代碼示例119
4.5QAOA123
4.5.1大切割問題123
4.5.2布爾可滿足性問題126
4.5.3組合優化問題127
4.5.4近似優化算法128
4.5.5泡利算符128
4.5.6哈密頓量135
4.5.7算法原理144
4.5.8QAOA綜合示例150
4.6VQE算法155
4.6.1計算化學156
4.6.2量子化學159
4.6.3量子化學模擬160
4.費米子哈密頓量163
4.6.5算法原理177
4.6.6綜合示例196
4.7Shor分解算法205
4.7.1加密與解密205
4.7.2RSA加密算法207
4.7.3量子邏輯電路及量子傅裡葉變換212
4.7.4算法原理225
4.7.5pyQPanda中的示例239
第5章量子計算前沿話題251
5.1利用QPanda測試量子繫統噪聲251
5.1.1量子噪聲251
5.1.2含噪聲量子虛擬機253
5.2量子機器學習269
5.3使用單振幅和部分振幅量子虛擬機281
5.3.1單振幅量子虛擬機281
5.3.2部分振幅量子虛擬機283
5.4將量子程序編譯到不同的量子芯片上285
附錄294
附錄A量子計算數學基礎294
A.1概述294
A.2集合與映射294
A.3向量空間300
A.4矩陣與矩陣的運算308
矩陣的特征311
A.6矩陣的函數314
A.7線性算子與矩陣表示315
附錄B量子編程工具的安裝與配置320
B.1QPanda320
B.2pyQPanda330
B.3Qurator330
B.4量子學習機339
附錄C量子化學工具的安裝與使用351
C.1PSI4的安裝與使用351
C.2可視化化學模擬軟件ChemiQ安裝與使用351
C.3ChemiQ接口介紹與使用360
C.4非梯度下降算法實現VQE算法代碼示例363
參考文獻374
後記378
