正版现货新书 量子线路 9787512150065 高岩编著

第1章基本概念

1.1引言

1.2量子系统

1.3小结

习题

第2章量子线路基础

2.1量子门

2.2测量

2.3量子线与量子线路

2.4简单量子线路

2.5量子线路等效

2.6单比特量子门的旋转分解

2.7量子黑箱

2.8小结

习题

第3章量子线路分析方法

3.1矩阵分析法

3.2矩阵表分析法

3.3状态演化分析法3

3.4二叉决策图分析法

3.5仿真分析法

3.6小结

习题

第4章通信量子线路

4.1量子隐形传态

4.2量子超密编码

4.3量子纠缠交换

4.4 BB84量子密钥分配

4.5B92量子密钥分配

4.6小结习题

参考文献

第1章基本 概念

提要  经典数字逻辑系统状态与一组经典二进制比特相对应，采用布尔代数的方法进行描述和分析。量子系统的状态与被称为完备的复内积向量空间(希尔伯特空间)的单位向量相对应，可以采用线性代数方法进行描述和演化。本章介绍量于比特和量子态的基本概念及量子力学4个基本假设，给出量子系统的描述、演化、测量、复合的方法。这些知识是量于线路的基础。

1.1引言

量子力学是20世纪最伟大的科学成就之一，最终导致1947年晶体管的诞生。1959年人类制造出了第一块集成电路，从此微电子技术进入高速发展时期。1965年G Moore提出了著名的摩尔定律，即集成电路上可容纳的晶体管数目大约每两年增加一倍，此后几十年的发展证明了该定律一直是正确的。

随着集成度的提高，集成电路的特征尺寸已接近原子水平的纳米尺度。对批量量子进行总体控制的经典系统逐步向单量子精细控制的量子系统方向发展。量子系统所具有的某些属性与人们的直观感觉有着巨大差异，而量子力学可以给出很好的解释。被出以实出机认识量子系统是为了更好地利用量子系统所具有的各种资源。量子系统所具有的可逆性、叠加性、纠缠性、不可克隆性等重要资源，可以用于完成经典系统无法完成的任务。

1961年R. Landauer 提出了著名的Landauer 原理。计算机每擦除1比特的信息，散发到环境中的能量的总量至少是kgTln2，其中kg为 Boltzmann常量，是计算机所在环境的热力学温度。经典逻辑电路中使用的大量逻辑门属于非可逆逻辑门。例如，每个两输入/单输出的与门存在1比特信息的损失。这种由计算方式而非制造工艺带来的能耗无疑会限制进一步提高经典系统的集成密度。而量子系统可以在不擦除任何信息的条件下完成计算，量子系统是可逆系统，可逆系统在计算方式意义下具有零功耗下限。

量子态的叠加性使量子系统所能描述的状态比具有相同比特的经典系统所描述的状态具有指数量级的增加，随之带来比经典系统具有指数量级增加的超强并行计算能力。随着器件尺寸接近原子尺度的纳米水平，面对量子效应，摩尔定律最终将失效。若每两年能为量子系统增加一个量子比特，取而代之的将是量子版的摩尔定律。

量子态的纠缠使处于不同位置两个或多个量子系统即使不存在任何实质上的物质联系也会彼此之间相互影响。量子隐形传态、量子超密编码等一系列看似神奇的应用范例正是这种纠缠性的体现。

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