量子计算是一个多学科领域。本书致力于利用一些量子力学奇妙的方面扩大我们的计算视野。通过介绍面向计算机科学领域的量子计算，本书将带领读者浏览这个引人入胜的尖端研究领域。本书以一种通俗易懂但又严谨的方式，采用了每个计算机科学的学者和学生都熟悉的方法和技术。读者无需具有任何高等数学或物理背景。前四章介绍必备的背景知识，包括复数，复向量空间，从经典计算到量子计算的飞跃，和基础量子理论。在随后的七章，作者分别从计算机科学的特定角度来描述量子计算的不同方面，比如：计算机体系结构，算法，编程语言，理论计算机科学，密码学，信息理论和硬件。本书为计算机科学专业的学生和研究人员提供循序渐进的示例，两百多个练习和相应的答案，以及应用量子计算思想的编程练习。

第1章 复数
1.1 基本定义
1.2 复数的代数
1.3 复数的几何
第2章 复向量空间
2.1 n作为主要示例
2.2 定义、属性和示例
2.3 基和维度
2.4 内积和希尔伯特空间
2.5 特征值和特征向量
2.6 厄米矩阵和酉矩阵
2.7 向量空间的张量积
第3章 从经典计算到量子计算的飞跃
3.1 经典确定性系统
3.2 概率系统
3.3 量子系统
3.4 装配系统
第4章 基础量子理论
4.1 量子态
4.2 可观察量
4.3 测量
4.4 动力学
4.5 组装量子系统
第5章 体系结构
5.1 比特和量子比特
5.2 经典的逻辑门
5.3 可逆门
5.4 量子门
第6章 算法
6.1 Deutsch算法
6.2 Deutsch-Jozsa算法
6.3 Simon的周期性算法
6.4 Grover的搜索算法
6.5 Shor的因子分解算法
第7章 编程语言
7.1 量子世界中的编程
7.2 量子汇编编程
7.3 面向更高层次的量子编程
7.4 量子计算机之前的量子计算
第8章 理论计算机科学
8.1 确定性和非确定性计算
8.2 概率计算
8.3 量子计算
第9章 密码学
9.1 经典密码学
9.2 量子密钥交换Ⅰ：BB84协议
9.3 量子密钥交换Ⅱ：B92协议
9.4 量子密钥交换Ⅲ：EPR协议
9.5 量子隐形传态
第10章 信息论
10.1 经典信息和香农熵
10.2 量子信息与冯·诺依曼熵
10.3 经典和量子数据压缩
10.4 纠错码
第11章 硬件
11.1 量子硬件：目标和挑战
11.2 实现量子计算机Ⅰ：离子阱
11.3 实现量子计算机Ⅱ：线性光学
11.4 实现量子计算机Ⅲ：核磁共振和超导体
11.5 量子产品的未来
附录A 量子计算的历史参考书
A.1 阅读科学文章
A.2 计算模型
A.3 量子门
A.4 量子算法和实现
A.5 量子密码学
A.6 量子信息
A.7 更多里程碑？
附录B 选择的练习答案
附录C 量子计算MATLAB实验
C.1 玩转MATLAB
C.2 复数和矩阵
C.3 量子计算
附录D 及时了解量子新闻：网络上的和文献中的量子计算
D.1 及时了解热门新闻
D.2 与科学文献保持同步
D.3 与时俱进的最佳方式
附录E 选定的学生演讲主题
E.1 复数
E.1.1 复数的历史
E.1.2 复平面几何
E.1.3 黎曼球体和莫比乌斯变换
E.2 复向量空间
E.2.1 计算机图形学中的矩阵
E.2.2 向量空间的历史
E.3 从经典到量子的飞跃
E.3.1 惠更斯原理和波动力学
E.3.2 量子橡皮擦
E.4 基本量子理论
E.4.1 解释量子理论
E.4.2 EPR悖论
E.4.3 贝尔定理
E.4.4 Kochen-Specker定理
E.4.5 薛定谔的猫
E.5 架构
E.5.1 麦克斯韦妖、朗道尔原理和信息物理学
E.5.2 经典可逆计算
E.5.3 更多量子门和通用量子门
E.6 算法
E.6.1 概率算法
E.6.2 隐藏子群问题
E.6.3 经典因式分解算法
E.6.4 傅里叶变换
E.7 编程语言
E.7.1 SQRAM：成熟的量子汇编器
E.7.2 QCL和Q：比较
E.7.3 函数式量子编程：QML
E.8 理论计算机科学
E.8.1 素性测试
E.8.2 量子有限自动机
E.8.3 量子Oracle计算
E.9 密码学
E.9.1 RSA
E.9.2 量子认证
E.10 信息论
E.10.1 量子游戏
E.10.2 复合系统的量子熵
E.10.3 量子纠错码
E.11 硬件
E.11.1 退相干和经典世界的出现
E.11.2 现有量子硬件方法的比较
E.11.3 量子密码学的当前实现
参考文献