量子電腦應用與世界級競賽實務-社會用書(一品)


	適用對象　　本書為Q世代而生，適合對量子電腦有興趣的中學、大學生，到想了解趨勢與技術細節的企業老闆　　使用功效　　本書從簡到難，從入門到進階都有詳細的講解，我們以粗淺，而不失深度的量子物理和量子計算的基礎數學開場，再到編寫量子程式的 QISKIT 套件，緊接著的是各個發揮量子優勢的演算法，Deutsch-Josza演算法、量子傅立葉轉換、量子相位估計，破解RSA用的Shor演算法，模擬化學的新希望VQE演算法、量子隨機行走，後續也有量子搜尋Grove演算法的教學和實例。接著是其他書中少見的作者親自參加量子計算相關競賽收穫到的經驗與其中各個題目的詳解，最後以現在最有希望的幾種量子電腦硬體作法簡介壓軸。　　改版差異　　全新書　　書籍特色　　『Q世代的號角』　　在21世紀量子科技蓬勃發展，也正式宣告新的世代-Q世代的來臨，不論男女老少，學生、業界，都必須對量子計算略有涉略，而作者群正是走上這條不尋常的道路，雖然一路上崎嶇但風景壯麗，身為Q世代的探路者，我們成績跟能力可能不是特別優秀，但是我們認為在這個世代遇到的人都是跟我們一起開創新世代的同路人，讓我們把這份探索的精神傳遞下去，一起開創屬於我們的Q世代。本書特色　　本書的作者群是由SQCS學生量子電腦交流會的總召與副召合力完成，參加過許多國際級的量子計算競賽，甚至在量子計算領域中最大的IBM 2021 Quantum Challenge拿到並列世界第一的佳績，以實作為學習演算法的基礎，不需要先理解艱澀的數學算式，作者群結合自身學習的經驗，統整我們認為最適合的教學模式，從理解量子的歷史、特性，到利用程式實作，最後提供IBM的量子挑戰賽題目使您能夠實際操作，我們更提供詳解，以確保您真正了解問題的處理方式，使您快速進入量子思維。


	目錄 Ⅰ導讀 /前言001 Ⅱ歷史介紹 /前言003 介紹與基礎/001 第一章量子物理的世界 /003 第1 節從古典物理到量子物理 / 003 第2 節什麼是量子？ / 011 第3 節量子現象與實驗發展 / 013 第4 節量子界的三大支柱 / 017 第二章數學基礎 / 037 第1 節複數、三角函數與歐拉公式/ 037 第2 節向量、矩陣與線性方程組 / 041 第3 節 Linear Transformation / 047 第4 節 Span、線性獨立 / 049 第5 節特徵值與行列式 / 053 量子計算 /063 第三章波函數（Wave Function）和狄拉克符號之間的關係 /065 第1 節向量與函數的內積（inner product） / 079 第2 節波函數坍縮（wave function collapse） / 089 第四章量子計算的數學表示/092 第1 節布洛赫球（Bloch Sphere） / 092 第2 節疊加態 / 093 第3 節糾纏態 / 095 第五章量子測量背後的數學/096 Qiskit 實作 /099 第六章 Qiskit 環境設置 /101 第1 節 Qiskit 介紹 / 101 第2 節 Qiskit 環境安裝教學 / 103 第七章 Qiskit 量子閘實作 /109 第1 節單量子閘 / 109 第2 節多量子閘 / 139 第3 節 Qiskit 實地演練 / 163 第八章 IBM Q Experience / 206 第1 節單量子位元邏輯閘 / 213 第2 節雙量子位元邏輯閘 / 223 第3 節三量子位元邏輯閘 / 229 量子演算法/233 第九章 Deutsch-Jozsa 演算法 /235 第1 節 Deutsch 演算法 / 235 第2 節 Deutsch-Jozsa 演算法 / 237 第3 節實地演練 / 239 第十章相位回擊 /242 第1 節探索CNOT 閘 / 242 第2 節相位回擊 / 247 第十一章量子傅立葉轉換 /253 第1 節傅立葉級數/ 253 第2 節傅立葉轉換/ 257 第3 節離散傅立葉轉換 / 257 第4 節量子傅立葉轉換 / 258 第十二章量子相位估計 /261 第十三章 Shor's 演算法 /263 第1 節 RSA 加密 / 263 第2 節 Shor's 演算法 / 264 第3 節實地演練 / 268 第十四章 VQE 演算法 /276 第1 節變分量子特徵值求解器 / 276 第2 節變分量子特徵求解器 / 284 第十五章量子隨機行走 /292 第1 節古典隨機行走 / 292 第2 節圓上的量子隨機行走 / 293 競賽 /317 第十六章量子電腦挑戰賽 /319 第1 節 2020 IBM 量子電腦挑戰賽 / 319 第2 節 ICPC Quantum Computing Challenge powered by IBM Quantum / 320 第十七章量子黑客松 /322 第1 節競賽機制 / 322 第2 節題目發想 / 322 第十八章競賽題實作 /335 第1 節 Grover 演算法 / 335 第2 節熄燈拼圖 / 354 第3 節四燈問題 / 360 第4 節殲滅的小行星 / 374 第5 節訓練量子邏輯 / 406 第6 節計算n 個位元（大量輸入）的popcount 函數 / 413 第7 節量子錯誤糾正 / 420 量子硬體 /433 第十九章古典電腦的硬體 /435 第1 節 NMOS / 435 第2 節 Enhancement type / 436 第3 節 Depletion type / 437 第4 節 PMOS / 437 第5 節互補型 MOS（CMOS） / 438 第6 節 FinFET / 438 第7 節 GAA / 439 第8 節二維電晶體/ 440 延伸閱讀 / 442 第二十章超導電路 /443 第1 節超導量子電腦、稀釋性製冷機 / 443 第2 節 Superconducting Qubit / 444 第3 節總結 / 471 延伸閱讀 / 473 第二十一章離子阱量子電腦（Trapped Ion Quantum Computer） /474 第1 節離子阱 / 474 第2 節冷卻離子 / 478 第3 節原子結構 / 482 第4 節 Qubit 量子邏輯閘實現 / 487 第5 節 Qubit 測量 / 492 第6 節 Qubit 初始化 / 493 第7 節總結 / 493 延伸閱讀 / 495 第二十二章 Qiskit Pulse /496 第1 節超導量子技術為何需要微波？ / 496 第2 節脈衝是什麼？ / 499 第3 節 Qiskit pulse / 501 第4 節校準和使用π 脈衝 / 509 結論 /515 第二十三章高中生的學習反思與總結 /517 第1 節量子力學並不奇怪，只是我們太大了 / 518 第2 節做中學、學中做，培養量子邏輯思維 / 518 第3 節蛻變之地－量子挑戰賽 / 519 第二十四章高中生Q&A / 521 第二十五章競賽心得 /534 第1 節入門者怎麼辦？ / 534 第2 節 IBM 2021 QUANTUM CHALLENGE / 534 第3 節 QCHack / 535 第4 節以量子會友後，獲得什麼？ / 536 第5 節與全國高中生一起學習－分享初衷和喜悅 / 536 第6 節 10 至20 年內，量子科技與AI 影響著台灣 / 537 第7 節踏入量子時代後，我們的生活會變得不一樣 . 538 附錄 /541 附錄1 Josephson Effect /543 附錄2 量子LC 電路能階計算 /545 參考文獻 / 547