啊哈！原來量子計算機是這樣

第1章 什麼是量子計算機 1

1.1 量子計算機是未來的秘密工具 2

1.2 現在，量子計算機炙手可熱 4

1.3 充滿誤解的量子計算機 6

1.4 計算機的原理與歷史 12

1.5 現代計算機的誕生與發展 15

1.6 量子計算機的必要性 19

1.7 量子計算機的誕生 20

1.8 量子計算機怎樣改變世界？ 22

1.9 小 結 25

專欄1 量子計算機分為量子門模型和量子退火兩種？ 26

第2章 量子計算機的本質 29

2.1 量子計算機與量子力學 30

2.2 量子力學是怎樣的微觀世界？ 31

2.3 雙縫實驗——以水面波為例 33

2.4 雙縫實驗——單個電子時 37

2.5 電子是否同時穿過兩條狹縫？ 39

2.6 疊加態在撞擊墻壁瞬間發生坍縮 41

2.7 疊加態也存在多種形式 44

2.8 從雙縫實驗理解量子計算機的計算機制 48

2.9 為什麼日常世界與微觀世界不同？ 51

2.10 小結 54

第3章 量子計算機的計算機制 55

3.1 現代計算機的信息處理機制 56

3.2 比特的基本變換=邏輯運算 58

3.3 通過組合邏輯運算，可以實現各種計算 61

3.4 比特與邏輯運算的“量子版本”是什麼 63

3.5 量子比特用“疊加態”來表示信息 67

3.6 量子比特中可提取的信息存在限制 69

3.7 改變單個量子比特疊加態的量子邏輯運算 71

3.8 兩個量子比特聯動的量子邏輯運算 73

3.9 量子計算機是一種通過操控波來導出答案的計算裝置 75

3.10 僅靠並行計算並不會讓計算變得更快 78

3.11 小 結 80

專欄2 普通計算機與量子計算機的加法電路 82

專欄3 量子計算機是可以逆向追溯的計算機 85

第4章 量子計算機為什麼計算速度快 87

4.1 關於量子計算機速度的誤解 88

4.2 現代計算機棘手的問題 88

4.3 量子計算機比現代計算機速度快？ 92

4.4 在怎樣的問題中量子計算機的計算會更快？ 94

4.5 高速化機制的具體示例1：Grover算法 95

4.6 Grover算法的具體計算步驟 98

4.7 高速化機制的具體示例2：微觀化學計算 101

4.8 化學計算的具體計算步驟 104

4.9 量子計算機能夠實現高速化的計算還有很多 107

4.10 小結 111

專欄4 什麼是量子超越性？ 112

第5章 量子計算機的實現方法 115

5.1 如何制作量子計算機？ 116

5.2 制作量子計算機非常困難 117

5.3 計算機必須具備糾錯功能 121

5.4 量子計算機開發的現狀 124

5.5 量子計算機的主流方式比較 126

5.6 量子計算機方式1：超導方式 128

5.7 量子計算機方式2：離子阱方式 132

5.8 量子計算機方式3：矽自旋方式 134

5.9 量子計算機方式4：光量子方式 136

5.10 量子計算機的未來 139

5.11 小結 139

專欄5 嘗試實際使用量子計算機 140

第6章 光量子計算機開發現場的最前線 143

6.1 量子計算機開發的真相？ 144

6.2 我開始研究光量子計算機的契機 145

6.3 實現光量子計算機的全新方式：量子隱形傳態 146

6.4 以“循環型光量子計算機方式”實現大規模化 150

6.5 實際的研究開發現場 152

6.6 穩定控制光學回路 158

6.7 進行研究開發的心態準備 160

6.8 現階段的光量子計算機尚未成熟 161

6.9 量子計算機的未來 162

6.10 小結 163

專欄6 光量子大顯身手的未來 164

後記 167

參考文獻 169