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# 《量子计算与编程入门》

它是国内第一部专业的量子计算与编程教材，可作为“量子程序员”的“第一本学习手册”使用。教材内容深入浅出，抛开复杂的量子力学公式，从量子计算的必要概念入手，结合实操代码，围绕量子计算典型的算 法进行详细介绍。它简化了量子力学中的神秘复杂概念，覆盖了需要的全部数学知识。对软件、计算机相关背景的量子计算爱好者而言《量子计算与编程入门》是一本相当实用的入门教材。我们希望不懂量子力 学的你，同样可以实现量子计算入门！

序

前⾔

⽬录

第1章 背景知识

1.1 三问量⼦计算

1.1.1 什么是量⼦计算

1.1.2 为什么我们需要量⼦计算

1.1.3什么样的机构参与量⼦计算的研发

1.2 量⼦计算的发展历史

1.2.1 量⼦⼒学的发展

1.2.2 量⼦计算的发展

1.3 量⼦计算软件介绍

1.3.1 量⼦语⾔

1.3.2 量⼦软件开发包

1.3.3 量⼦云平台

第2章 量⼦计算基础

2.1 量⼦⼒学基础理论

2.1.1 量⼦系统

2.1.2 观测量和计算基下的测量

2.1.3 复合系统与联合测量

2.2 量⼦程序

2.2.1 量⼦计算原理

2.2.2 量⼦计算的 if 和 while

第3章 量⼦计算机硬件基础

3.1 量⼦芯⽚

3.1.1 超导量⼦芯⽚

3.1.2 半导体量⼦芯⽚

3.1.3 其他类型体系的量⼦计算体系

3.2 量⼦计算机硬件

3.2.1 量⼦芯⽚⽀持系统

3.2.2 量⼦计算机控制系统

3.3 量⼦计算机

3.3.1 量⼦计算机整体架构

3.3.2 量⼦程序架构（设备代码的架构）

第4章 量⼦算法与编程

4.1 量⼦软件开发环境

4.1.1 QPanda

4.1.2 QRunes

4.1.3 本源量⼦云平台

4.2 量⼦算法简介

4.2.1 概述

4.2.2 量⼦—经典混合算法

4.3 Deutsch—Jozsa 算法

4.3.1 在本源量⼦云计算服务平台上实现D-J算法

4.3.2 在QPanda上实现D-J算法

4.4 Grover算法

4.4.1 在QPanda上实现 Grover 算法

4.5 QAOA

4.5.1 最⼤切割问题

4.5.2 布尔可满⾜性问题

4.5.3 组合最优化问题

4.5.4 QAOA算法

4.5.5 泡利算符

4.5.6 哈密顿量

4.5.7 算法原理

4.5.8 QAOA综合⽰例

4.6 VQE算法

4.6.1 计算化学

4.6.2 量⼦化学

4.6.3 量⼦化学模拟

4.6.4 费⽶⼦算符

4.6.5 算法原理

4.6.6 综合⽰例

4.7 Shor 分解算法

4.7.1 加密与解密

4.7.2 RSA加密算法

4.7.3 量⼦逻辑电路及量⼦傅⾥叶变换

4.7.4 算法原理

4.7.5 pyQPanda中的⽰例

第5章 量⼦计算前沿话题

5.1 利⽤QPanda测试量⼦系统噪声

5.1.1 量⼦噪声

5.1.2 噪声虚拟机

5.2 量⼦机器学习

5.3 使⽤单振幅和部分振幅量⼦虚拟机

5.3.1 单振幅量⼦虚拟机

5.3.2 部分振幅量⼦虚拟机

5.4 将量⼦程序编译到不同的量⼦芯⽚上

附录

附录1 量⼦计算数学基础

1.1 概述

1.2 集合与映射

1.2.1 集合的概念

1.2.2 集合的关系

1.2.3 集合的运算

1.2.4 集合的运算法则

1.2.5 映射

1.3 向量空间

1.3.1 线性⽆关与基

1.3.2 向量的内积

1.4 矩阵与矩阵的运算

1.4.1 矩阵的概念

1.4.2 矩阵的加法与乘法

1.4.3 可逆矩阵和矩阵相似

1.5 矩阵的特征

1.5.1 矩阵的特征值与特征向量

1.5.2 Hermite矩阵

1.5.3 对易式与反对易式

1.6 矩阵的函数

1.7 线性算⼦与矩阵表⽰

1.7.1 线性算⼦

1.7.2 矩阵表⽰

1.7.3 向量外积

1.7.4 对⻆表⽰

1.7.5 投影算⼦

附录2 量⼦编程⼯具的安装与使⽤

2.1 QPanda

2.1.1 编译环境

2.1.2 下载QPanda 2

2.1.3 编译

2.1.4 安装

2.2 pyQPanda

2.2.1.系统配置和安装

2.2.2 系统配置

2.2.3 下载pyqpanda

2.3 VQNet

2.3.1 VQNet python包安装

2.3.2 VQNet 的⼀个简单例⼦

2.4 Qurator

2.4.1 设计**

2.4.2 准备⼯作

2.4.3 快速⼊⻔

2.4.4 功能介绍

附录3 量⼦化学⼯具的安装与使⽤

3.1 ChemiQ化学软件的安装

3.2 ChemiQ软件应⽤⽰例

3.3 ChemiQ接⼝介绍与使⽤

3.4 ⾮梯度下降法实现VQE算法代码⽰例

参考⽂献

后记