14天自造量子電腦 (Python版)

(日)遠藤理平 譯 陳歡

14天自造量子電腦 (Python版)
  • 出版商: 中國水利水電
  • 出版日期: 2023-09-01
  • 售價: $539
  • 貴賓價: 9.5 折 $512
  • 語言: 簡體中文
  • 頁數: 194
  • 裝訂: 平裝
  • ISBN: 7522616492
  • ISBN-13: 9787522616490
  • 相關分類: 量子計算

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商品描述

《14天自造量子電腦（Python版）》是一本以Python編程實現量子計算的電腦科學專業書籍， 書中使用薛丁格方程式對量子電腦的核心知識點量子位元、量子閘和量子糾纏進行了數值模擬和模擬。 具體內容包括執行環境的準備。 量子力學的基礎、計算自由空間中電子的運動、狄拉克δ函數的引入和使用、計算電子波包的運動、計算勢阱中電子的運動、 在量子阱中施加靜電場的方法、計算施加靜電場後電子的運動、如何改進量子阱的形狀、對量子阱施加電磁波的方法、 向量子阱註入電磁波的具體操作、如何實現一個量子位元閘、 如何排列量子阱、計算雙量子阱的恆穩態、計算雙量子阱的拉比振盪。 《14天自造量子計算機（Python版）》書中有詳細的公式推導及Python的編程實現過程，並透過兩個人物的對話連結上下文、提出問題、 總結知識點等，適合有一定量子力學基礎，對量子計算、量子通訊等量子資訊科學、電腦科學有興趣的所有人學習。

作者簡介

遠藤理平，畢業於日本東北大學研究生院理學研究科物理學專業博士課程結業、博士（理學） FIELD AND NETWORK公司董事長、特定非營利活動法人natural science董事長。

目錄大綱

第0天 準備執行環境
0.1 Python的安裝
0.2 外部模塊的安裝
0.3 文本編輯器Visual Studio Code的準備
O.4 用Pyhon繪圖
0.5 用Python繪制圖形動畫
O.6 數值積分的執行方法
第1天 迅速掌握量子力學的“超”基礎部分
1.1 電子是兼具“粒子”和“波”特性的量子粒子
1.2 薛定諤方程
1.2.1 什麽是薛定諤方程
1.2.2 經典力學的啥密頓算符與量子力學的哈密頓算符
1.2.3 位置算符與動量算符的正則對易關系
1.2.4 位置表象中的薛定諤方程
1.2.5 波函數的歸一條件
1.2.6 【貼士1】位置表象中正則對易關系的證明
1.3 勢能項不依賴於時間的場合
【貼士2】從“偏微分”到“常微分”的過渡
第2天 計算自由空間中電子的運動
2.1 自由空間中的波函數
2.1.1 【貼士3】電子的平面波（t=0的快照）
2.1.2 【貼士4】能量單位eV的定義
2.2 平面波的時間依賴性
2.2.1 平面波動畫的程序源碼（Python）
2.2.2 平面波的快照與動畫
2.3 平面波的歸一化
第3天 學習狄拉克δ函數
3.1 狄拉克δ函數的引入
【貼士5】赫維賽德的階躍函數與狄拉克δ函數的關系
3.2 使用狄拉克6函數歸一平面波
【貼士6】證明式（3.7）是狄拉克δ函數的近似表達式
第4天 計算電子波包的運動
4.1 電子波包的製作方法
4.2 高斯波包的運動模擬
4.2.1 電子波包用於動畫的程序源碼（Python）
4.2.2 電子波包的快照與動畫
4.3 波包速度（群速度）的推導
【貼士7】泰勒展開式
補充講解：高斯波包的解析解
第5天 計算勢阱中電子的運動
5.1 無限深勢阱的本徵態
5.2 電子本徵態的運動動畫
繪制量子阱內電子本徵態動畫的程序源碼（Python）
5.3 確認能量本徵函數的正交性
5.3.1 確認能量本徵函數的正交性的程序源碼（Python）
5.3.2 確認計算結果
5.3.3 【貼士8】證明本徵函數是正交的且能量是實數
第6天 量子阱中施加靜電場的方法
6.1 施加靜電場後的哈密頓算符與本徵方程
【貼士9】傅里葉級數展開
6.2 滿足展開系數的聯立方程的推導
6.2.1 【貼士10】確認矩陣乘積的計算方法
6.2.2 【貼士11】單位矩陣與逆矩陣
6.3 矩陣的本徵值與本徵向量
【貼士12】關於本徵值問題的解法
第7天 計算施加靜電場後電子的運動
7.1 〈m｜V｜n〉的數值積分
〈m｜V｜n〉的數值積分的程序源碼（Python）
7.2 矩陣的本徵值問題的數值計算
7.2.1 埃爾米特矩陣的本徵值問題的程序源碼（Python）
7.2.2 【貼士13】轉置矩陣、對稱矩陣與正交矩陣
7.2.3 【貼士14】埃爾米特共軛、埃爾米特矩陣與幺正矩陣
7.2.4 【貼士15】埃爾米特矩陣的本徵值與本徵向量的特徵
7.3 檢查本徵函數的空間依賴性
基態與激發態的本徵函數的空間分佈的程序源碼（Python）
7.4 確認靜電場強度依賴性
【貼士16】斯塔克效應的定性描述
7.5 計算空間分佈的中心
基態與第一激發態的位置期望值的程序源碼（Python）
第8天 改進量子阱的形狀
8.1 量子阱的本徵態與量子位的關系
8.2 勢壘量子阱的本徵態
8.3 嘗試對勢壘量子阱施加靜電場
第9天 對量子阱施加電磁波的方法
9.1 覆習麥克斯韋方程組
9.1.1 【貼士17】向量微分運算▽與四種使用方法
9.1.2 【貼士18】向量微分運算▽的公式
9.2 電磁場中電子的哈密頓算符
9.3 計算算法的推導
9.3.1 【貼士19】算符為向量時的對易關系
9.3.2 【貼士20】算符為冪運算時的對易關系
9.3.3 【貼士21】式（9.27）的推導
9.4 註入電磁波的方法
第10天 向量子阱註入電磁波
10.1 用最簡單的體系檢查龍格·庫塔法的操作
10.1.1 檢查基態的簡諧運動的程序源碼（Python）
10.1.2 檢查計算結果
10.2 檢查Xnm的計算
Xnm的計算結果
10.3 通過電磁波模擬狀態躍遷
10.3.1 狀態躍遷模擬（基態→激發態）的程序源碼（Python）
10.3.2 檢查計算結果
10.4 檢查角頻率偏移時的拉比振蕩
檢查計算結果
10.5 拉比振蕩的解析解
第11天 實現一個量子位門
11.1 通過改進版量子阱確認拉比振蕩
11.2 關於一個量子位的基本量子門
11.2.1 恆等門I
11.2.2 相移門Pθ
11.2.3 非門X
11.2.4 阿達瑪門H
11.3 量子門與物理操作的對應關系
11.3.1 對相移門的物理操作
11.3.2 對恆等門的物理操作
11.3.3 對非門的物理操作
11.3.4 對阿達瑪門的物理操作
11.4 實現一個量子位的完全單一門
第12天 如何排列量子阱
12.1 兩個粒子的薛定諤方程
12.1.1 同種類的兩個粒子的波函數
12.1.2 粒子的概率密度分佈
12.1.3 兩個粒子不依賴於時間的啥密頓算符
12.1.4 兩個粒子

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