量子计算入门
写给有 PC 与云计算背景的小白。不需要量子力学、不推公式：用你熟悉的 CPU、内存、GPU 和云服务器做类比，一层层搭起对量子计算的完整理解——它是什么、为什么难、能做什么、怎么开始动手。
15章正文 · 第 0—14 章
200配套练习题 · 公共题库
6互动演示 · 在互动版中体验
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目录
- 0阅读指南：这本教材怎么用第 0 章
- 0.1 你不需要什么基础
- 0.2 教材的逐层结构
- 0.3 一个贯穿全书的核心比喻
- 0.4 闯关小游戏规则
- 1从经典计算说起：为什么需要量子计算第 1 章 12 道练习题
- 1.1 你熟悉的经典计算机
- 1.2 经典计算的两个天花板
- 1.3 费曼的灵感：用量子模拟量子
- 1.4 一个重要提醒
- 2量子世界的「游戏规则」：不用公式也能懂第 2 章 14 道练习题
- 2.1 规则一：状态可以「叠加」
- 2.2 规则二：用「概率幅」而不是「概率」描述状态
- 2.3 规则三：概率幅会「干涉」
- 2.4 规则四：测量会「打断」叠加
- 2.5 规则五：量子态不能被复制
- 2.6 规则六：量子态极其脆弱
- 3量子比特：量子计算机的「内存单元」第 3 章 20 道练习题
- 3.1 从 bit 到 qubit
- 3.2 举几个具体例子
- 3.3 布洛赫球：给量子比特画个像
- 3.4 多个量子比特：状态空间指数增长
- 3.5 一个非常重要的「但是」：装入和取出都有成本
- 3.6 量子比特在物理上是什么？
- 3.7 同样是 50/50，叠加与随机混合差在哪
- 4量子纠缠：比特之间的「神秘关联」第 4 章 16 道练习题
- 4.1 什么是纠缠
- 4.2 纠缠 vs 普通的相关性
- 4.3 纠缠能用来超光速通信吗？
- 4.4 纠缠在计算中的作用
- 4.5 动手比较：贝尔态与经典 00/11 混合
- 5量子门与量子线路：量子计算机的「指令集」第 5 章 22 道练习题
- 5.1 从逻辑门到量子门
- 5.2 最常用的单比特门
- 5.3 最重要的双比特门：CNOT
- 5.4 动手推一遍：制造一个贝尔态
- 5.5 再推一遍：亲眼看到干涉
- 5.6 通用门集：用少数指令表达一切
- 5.7 量子线路图怎么看
- 5.8 把相位差变成读出差：比较 H—H 和 H—Z—H
- 6测量与执行模型：量子程序是怎么「跑」起来的第 6 章 16 道练习题
- 6.1 一次运行只出一个结果
- 6.2 量子程序的标准执行流程
- 6.3 量子计算机是「协处理器」，不是独立电脑
- 6.4 混合算法：经典和量子的循环协作
- 6.5 结果为什么会「不准」
- 6.6 算一笔 shots 的账：频率、误差条与期望值
- 7量子算法：到底能加速什么第 7 章 22 道练习题
- 7.1 先建立一个「加速等级」概念
- 7.2 Deutsch-Jozsa 算法：第一个「量子更快」的演示
- 7.3 Grover 搜索算法：平方级加速
- 7.4 Shor 算法：公钥密码的重要挑战
- 7.5 量子模拟：最「本职」的应用
- 7.6 变分算法 VQE 与 QAOA：混合算法的探索
- 7.7 量子机器学习：需要特别冷静
- 7.8 量子计算不擅长什么
- 7.9 从复杂度到资源预算：先列完整账单
- 8噪声、退相干与量子纠错：为什么量子计算机这么难造第 8 章 22 道练习题
- 8.1 噪声是量子计算的头号敌人
- 8.2 错误率有多高，为什么是大问题
- 8.3 NISQ：「含噪声中等规模」描述什么
- 8.4 量子纠错：用很多「坏」比特造一个「好」比特
- 8.5 表面码与阈值定理
- 8.6 里程碑：Google Willow 的「低于阈值」
- 8.7 纠错的代价：物理比特 vs 逻辑比特
- 8.8 从纠错存储到能跑算法，还差什么
- 9硬件：量子比特是怎么造出来的第 9 章 14 道练习题
- 9.1 评价一台量子计算机的关键指标
- 9.2 六类物理实现与计算模型的区别
- 9.3 路线对比总表
- 9.4 一台超导量子计算机的「系统架构」
- 9.5 像验收云服务一样验收量子硬件
- 10软件栈与量子云：你最熟悉的那一层第 10 章 14 道练习题
- 10.1 量子软件栈和云计算的对应关系
- 10.2 你的第一个量子程序
- 10.3 量子编译器在做什么
- 10.4 量子云：不用买机器也能用量子计算机
- 10.5 模拟器 vs 真机
- 10.6 从一段代码到一次可复现的云实验
- 11量子计算与 CPU、GPU、云计算的关系第 11 章 8 道练习题
- 11.1 一张总对比表
- 11.2 一个关键认知：量子不是「更快的并行」
- 11.3 未来的计算架构：融合而非替代
- 11.4 「量子启发算法」：不用量子计算机也能受益
- 11.5 算得快不等于交付快：端到端成本账
- 12应用场景：量子计算会改变哪些行业第 12 章 8 道练习题
- 12.1 应用成熟度地图
- 12.2 金融行业：离你可能最近的场景
- 12.3 后量子密码：不需要量子计算机的「量子议题」
- 12.4 量子通信与量子测量：量子科技的「兄弟赛道」
- 13发展历程与行业现状第 13 章 6 道练习题
- 13.1 关键时间线
- 13.2 现在处于什么阶段
- 13.3 主要玩家速览
- 13.4 未来十年的三段路
- 13.5 如何给行业信息分级，而不是只看大数字
- 14学习路线：从小白到能动手第 14 章 6 道练习题
- 14.1 你的优势在哪里
- 14.2 数学准备：只需要这些
- 14.3 一份 90 天自学计划
- 14.4 推荐学习资源
- 14.5 识别「量子忽悠」的五个问题
- 14.6 学完之后，应当会做什么
- 14.7 已确认的 200 道题库配置
- 14.8 本轮核验来源与阅读入口
- 总全书总结：一页纸记住量子计算总结
- 十句话
- 一张「从经典到量子」的对照表
- A术语表附录 A