量子计算导论：从线性代数到量子编程
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作者(美)查克·伊斯特姆|责编:张春雨|译者:王仁强//吴铭
出版社电子工业
ISBN9787121448423
出版时间2023-02
装帧平装
开本其他
定价119元
货号31706203
上书时间2024-06-30
商品详情
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作者简介
查克？伊斯特姆（ChuckEasttom）博士在计算机安全、取证和密码学等领域出版了31部著作，其中部分著作已被60多所高校用作教材。伊斯特姆博士还在数字取证、网络战、密码学和应用数学等领域发表过大量学术论文（超过70篇），同时拥有22项计算机科学发明专利。他拥有3个博士学位：网络安全方面的科学博士学位（论文题目为《用于后量子计算的基于格的密码算法研究》），纳米技术方面的技术博士学位（论文题目为《复杂性对碳纳米管故障的影响》），以及计算机科学博士学位（论文题目为《关于图论在数字取证中的应用》）。此外，他还拥有应用计算机科学、教育学和系统工程等3个专业的硕士学位。伊斯特姆博士还是电气电子工程师学会（IEEE）和国际计算机协会（ACM）资深会员，国际密码研究协会（IACR）和系统工程国际委员会（INCOSE）会员，以及国际计算机协会杰出演讲者和电气电子工程师学会杰出访问者。伊斯特姆博士现任乔治城大学兼职讲师。
译者简介王仁强，四川外国语大学副校长、教授、博士、博士生导师，兼任中国高等教育学会外语教学研究分会副理事长、中国辞书学会常务理事兼学术委员会委员，是国内外多种重要期刊匿名审稿专家；重庆市学术技术带头人，重庆英才？创新领军人才，重庆市高校哲学社会科学协同创新团队（语言大数据研究与应用创新团队）带头人；主要从事词典学、语料库语言学、认知语言学和语言类型学研究，近年来转向从事量子语言学研究；主持国家社科基金项目3项，出版著作8部，发表论文50余篇，获得省级教学科研成果奖4次；英国爱丁堡大学和美国新墨西哥大学访问学者。吴铭，四川外国语大学英语学院外国语言学及应用语言学专业在读博士生，研究方向为语料库语言学和词典学，在核心期刊发表论文多篇。
目录
第1章 线性代数入门1
1.1 什么是线性代数2
1.2 代数入门3
1.2.1 群、环和域5
1.3 矩阵数学9
1.3.1 矩阵加法和乘法10
1.3.2 矩阵转置12
1.3.3 子矩阵13
1.3.4 单位矩阵14
1.3.5 深入了解矩阵15
1.4 向量和向量空间22
1.5 集合论24
1.6 小结27
第2章 复数31
2.1 什么是复数31
2.2 复数的代数运算33
2.3 用图形表示复数37
2.4 用向量表示复数44
2.5 泡利矩阵47
2.5.1 泡利矩阵的代数性质51
2.6 超越数54
2.7 小结55
第3章 用于量子计算的物理学基础57
3.1 量子之旅58
3.2 量子物理学要点62
3.2.1 基本原子结构62
3.2.2 希尔伯特空间65
3.2.3 不确定性67
3.2.4 量子态70
3.2.5 量子纠缠72
3.3 小结74
第4章 用于量子计算的计算机科学基础77
4.1 数据结构78
4.1.1 列表79
4.1.2 二叉树85
4.2 算法85
4.2.1 排序算法87
4.3 计算复杂性理论90
4.3.1 圈复杂度91
4.3.2 霍尔斯特德度量指标91
4.4 编码理论92
4.5 逻辑门93
4.5.1 与94
4.5.2 或94
4.5.3 异或94
4.5.4 逻辑门的应用95
4.6 计算机架构98
4.7 小结100
第5章 基本信息论103
5.1 基本概率104
5.1.1 基本概率规则104
5.2 集合论106
5.3 信息论109
5.3.1 定理1：香农的信源编码定理110
5.3.2 定理2：有噪信道编码定理110
5.3.3 信息熵110
5.3.4 信息多样性114
5.4 量子信息论116
5.5 小结117
第6章 基本量子理论120
6.1 量子力学进阶121
6.1.1 狄拉克符号121
6.1.2 哈密顿算符122
6.1.3 波函数坍缩123
6.1.4 薛定谔方程126
6.2 量子退相干127
6.3 量子电动力学129
6.4 量子色动力学132
6.5 费曼图133
6.6 小结134
第7章 量子纠缠与量子密钥分发137
7.1 量子纠缠137
7.2 诠释142
7.2.1 哥本哈根诠释143
7.2.2 多重世界诠释144
7.2.3 退相干历史诠释144
7.2.4 客观坍缩理论145
7.3 量子密钥交换145
7.3.1 BB84 协议146
7.3.2 B92 协议148
7.3.3 SARG04 协议148
7.3.4 六态协议150
7.3.5 E91协议150
7.3.6 协议的实现150
7.4 小结151
第8章 量子架构153
8.1 深入了解量子位153
8.2 量子门157
8.2.1 阿达玛门158
8.2.2 相移门160
8.2.3 泡利门160
8.2.4 交换门161
8.2.5 弗雷德金门162
8.2.6 托佛利门162
8.2.7 受控门162
8.2.8 伊辛门163
8.2.9 Gottesman-Knill 定理164
8.3 与门有关的更多信息165
8.4 量子电路166
8.5 D-Wave量子架构168
8.5.1 超导量子比特169
8.6 小结170
第9章 量子硬件172
9.1 量子位172
9.1.1 光子173
9.1.2 电子175
9.1.3 离子176
9.1.4 核磁共振量子计算177
9.1.5 玻色-爱因斯坦凝聚态量子计算178
9.1.6 砷化镓量子点179
9.2 需要多少个量子位180
9.3 解决退相干问题181
9.3.1 过冷183
9.3.2 处理噪声184
9.3.3 过滤噪声185
9.4 拓扑量子计算185
9.4.1 编织理论基础185
9.4.2 编织理论进阶186
9.4.3 拓扑计算进阶186
9.5 量子计算机必备组件186
9.5.1 量子数据平面187
9.5.2 测量平面187
9.5.3 控制处理器平面187
9.6 量子网络187
9.6.1 东京量子密钥分发187
9.6.2 京沪干线188
9.6.3 墨子号卫星188
9.6.4 分布式量子计算188
9.7 小结188
第10章 量子算法191
10.1 何为算法191
10.2 多伊奇算法194
10.3 多伊奇-约萨算法197
10.4 伯恩斯坦-瓦兹拉尼算法198
10.5 西蒙算法200
10.6 肖尔算法201
10.6.1 量子周期查找函数204
10.7 格罗弗算法207
10.8 小结209
第11章 当代非对称算法211
11.1 RSA212
11.1.1 RSA示例1214
11.1.2 RSA示例2214
11.1.3 因式分解RSA密钥215
11.2 迪菲-赫尔曼算法216
11.2.1 艾尔加玛尔加密算法217
11.2.2 MQV218
11.3 椭圆曲线219
11.3.1 椭圆曲线迪菲?赫尔曼算法223
11.3.2 椭圆曲线数字签名算法224
11.4 小结225
第12章 量子计算对密码学的影响227
12.1 非对称密码学228
12.1.1 需要多少个量子位229
12.2 特定算法230
12.2.1 RSA230
12.2.2 迪菲-赫尔曼230
12.2.3 椭圆曲线密码231
12.2.4 对称密码231
12.2.5 密码散列231
12.3 具体应用232
12.3.1 数字证书232
12.3.2 SSL/TLS233
12.3.4 公钥基础设施236
12.3.5 虚拟专用网络238
12.3.6 安全外壳协议239
12.4 小结240
第13章 基于格的密码学242
13.1 基于格的数学问题243
13.1.1 最短整数问题245
13.1.2 最短向量问题246
13.1.3 最近向量问题246
13.2 加密算法247
13.2.1 NTRU247
13.2.2 GGH250
13.2.3 佩克特环签名算法251
13.3 解决格问题254
13.3.1 LLL算法254
13.4 小结256
第14章 多元密码学259
14.1 数学259
14.2 Matsumoto-Imai算法261
14.3 隐域方程263
14.4 多元二次数字签名方案265
14.5 SFLASH266
14.6 小结268
第15章 后量子密码学的其他方法270
15.1 散列函数270
15.1.1 Merkle-Damgaard271
15.1.2 SWIFFT271
15.1.3 兰伯特签名274
15.2 基于编码的密码学275
15.2.1 McEliece275
15.2.2 Niederreiter密码系统277
15.3 超奇异同源密钥交换278
15.3.1 椭圆曲线278
15.3.2 超奇异同源迪菲-赫尔曼算法281
15.4 小结284
第16章 使用Q#287
16.1 基本编程概念287
16.1.1 变量和语句288
16.1.2 控制结构290
16.1.3 面向对象程序设计292
16.2 Q#入门293
16.3 格罗弗算法298
16.3.1 格罗弗算法回顾298
16.3.2 格罗弗算法代码300
16.4 多伊奇-约萨算法303
16.4.1 多伊奇-约萨算法回顾303
16.4.2 多伊奇-约萨算法代码304
16.5 位翻转306
16.6 小结307
第17章 使用量子汇编语言309
17.1 基本编程概念310
17.1.1 指令310
17.1.2 命令行313
17.2 开始使用QASM314
17.3 量子纠错315
17.4 格罗弗算法317
17.4.1 格罗弗算法回顾317
17.4.2 格罗弗算法代码318
17.5 多伊奇-约萨算法320
17.5.1 多伊奇-约萨算法回顾320
17.5.2 多伊奇-约萨算法代码321
17.6 小结322
附录 章节测试答案324
内容摘要
本书清晰介绍了量子计算的核心概念、术语和技术，涵盖数学、物理学和信息论的基础知识，同时还提供量子编程动手实践。本书揭开了隐藏在量子计算中的技术概念和数学原理的神秘面纱，展示了量子计算系统的设计和构建方式，解释了量子计算系统对网络安全的影响，同时预览了抗量子密码学的进展。本书还扼要介绍了当今领先的量子编程语言MicrosoftQ#和QASM。各章包含的习题测试和示例项目有助于读者深入理解和运用所学知识。本书文字浅显易懂，是量子计算初学者的完美指南。
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