通俗量子信息學(xué)

內(nèi)容概要

　　《通俗量子信息學(xué)》用通俗易懂的語言，介紹量子信息學(xué)中的量子算法和量子密碼術(shù)這兩大研究方向的發(fā)展歷史、重要成果以及最新進(jìn)展。詳細(xì)講解了Deutsch算法、Shor算法、量子糾錯碼、量子密鑰分配、量子秘密分享、量子比特承諾等內(nèi)容。尤其注重對研究思路的引導(dǎo)，以使讀者在通過本書了解到相關(guān)知識的同時(shí)，能夠逐步掌握一定的科研能力。

書籍目錄

前言 第1章緒論 1.1什么是量子信息學(xué) 1.2發(fā)展量子計(jì)算機(jī)的原因 1.3量子理論概述 1.4學(xué)習(xí)資源 第2章量子算法 2.1Deutsch算法 2.2Shor算法 2.3其它量子算法 第3章量子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn) 3.1量子門 3.2實(shí)驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀 3.3量子不可克隆定理 3.4量子糾錯碼 第4章量子密碼通信 4.1量子密碼術(shù)發(fā)展背景 4.2BB84量子密鑰分配協(xié)議 4.3量子糾纏 4.4量子隱形傳態(tài) 4.5遠(yuǎn)距離量子密鑰分配 第5章量子秘密分享 5.1概述 5.2量子秘密分享協(xié)議 5.3量子數(shù)據(jù)隱藏 5.4量子封印 第6章量子比特承諾 6.1概述 6.2BB84QBC協(xié)議 6.3BCJL93協(xié)議 6.4MLC定理 6.5無條件安全的QBC協(xié)議的可能性 第7章展望 7.1量子密碼術(shù)研究思路 7.2與量子力學(xué)基本理論的關(guān)系 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：    第1章緒論 1.1什么是量子信息學(xué) 量子信息學(xué)是涉及量子力學(xué)和信息科學(xué)的一門邊緣學(xué)科。它的開端可以追溯到二十世紀(jì)七十年代初甚至更早，但是在八、九十年代才真正得到廣泛重視，現(xiàn)在仍處在迅速發(fā)展中。因此它的研究內(nèi)容一直在不斷擴(kuò)充，以后也很可能會有進(jìn)一步更新。目前，這一領(lǐng)域主要包含以下三個方向：量子算法和量子計(jì)算機(jī)：該方向以1985年提出的Deutsch算法為開端。九十年代關(guān)于大數(shù)因子分解的Shor算法和關(guān)于快速搜索的Grover算法的提出，使傳統(tǒng)的經(jīng)典密碼術(shù)頓時(shí)在理論上顯得危機(jī)重重，讓人們看到了量子算法的強(qiáng)大潛力，量子信息學(xué)因而一下子成為人們關(guān)注的前沿課題。現(xiàn)在人們一方面在理論上不斷嘗試提出新的量子算法，另一方面在實(shí)驗(yàn)上力圖制造出能夠運(yùn)行量子算法的裝置，即量子計(jì)算機(jī)。 量子密碼術(shù)：要抵御強(qiáng)大的量子算法，必須用量子技術(shù)武裝密碼術(shù)。因此量子密碼術(shù)與量子算法形成了量子信息學(xué)問題中的一對矛與盾。1970年Stephen Wiesner提出了“量子貨幣（quantummoney）”的概念，可視為最早的量子密碼術(shù)。但直到1984年CharlesBennett和GillesBrassard提出了簡稱為BB84的量子密鑰分配（quantumkeydistribution）協(xié)議，量子密碼術(shù)的實(shí)用性和重要性才真正得到廣泛承認(rèn)并開始高速發(fā)展。隨后人們相繼研究了量子隱形傳態(tài)（quantumteleportation）、量子秘密分享（quantumsecretsharing）、量子比特承諾（quantumbitcommitment）等眾多量子密碼術(shù)協(xié)議，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)也取得很大突破，甚至超越了量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展水平。目前進(jìn)行量子密鑰分配的實(shí)驗(yàn)裝置已實(shí)現(xiàn)商品化。 相關(guān)的信息理論問題：這一方向主要關(guān)注經(jīng)典信息學(xué)理論觀念在量子層面的對應(yīng)和延伸，如信息熵、信道容量等經(jīng)典概念的量子形式，以及量子糾纏度的度量等量子領(lǐng)域獨(dú)有的新內(nèi)容。它是量子信息學(xué)中發(fā)展比較遲的一個分支，至今尚未完全成熟。有些問題甚至離形成統(tǒng)一的定論似乎還比較遙遠(yuǎn)。比如關(guān)于如何定量描述量子糾纏態(tài)的糾纏度，目前就有熵、concurrence、negativity以及其它眾多的度量方法，各有各的長短，新的度量方法也不斷被提出來，但至今仍沒有哪一種能在任何場合都優(yōu)于其它描述。 本書僅介紹上述前兩個研究方向的內(nèi)容。鑒于第三個方向的發(fā)展現(xiàn)狀，并考慮到其內(nèi)容較深、在應(yīng)用上目前也不如其它兩個方向那么直接，因此在本書中暫且略去。但必須注意，它對于全面、透徹地掌握量子信息學(xué)是不可或缺的一個組成部分。 它與前面兩個方向之間的關(guān)系就好比武俠小說中武術(shù)的內(nèi)功與外功的關(guān)系。所以希望讀者在熟習(xí)本書涉及的內(nèi)容之后，自行閱讀該方向的文獻(xiàn)資料（例如Nielsen和Chuang及張永德的著作中的相關(guān)部分）予以充實(shí)。

編輯推薦

《通俗量子信息學(xué)》適于對量子力學(xué)概念有初步認(rèn)識的物理或計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)本科學(xué)生、或?qū)α孔有畔W(xué)感興趣的科研人員用作教材或參考書。

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