理论分析、实验观察和计算模拟是科学研究的三大手段，科学与工程计算在科学研究，经济建设和社会发展中发挥着不可替代的作用，正因为此，高性能计算成为世界各国激烈竞争的战略高地。过去30余年，中国的高性能计算走过了一条艰辛的发展之路。在人才和经费匮乏的条件下，中国的科技工作者奋发图强，埋头苦干，一步一个脚印，从跟踪、并跑、走向交替领先，取得了令世人瞩目的进步。编纂本书的目的，就是要记录过去30余年中国高性能计算所走过的不平凡的道路，给后人留下有益的启迪。 本书分为系统篇、算法与软件篇、应用篇和产业化篇四

本书指导读者使用Python和Q#语言学习量子计算，揭开量子计算的神秘面纱。本书尽量避免复杂的数学概念，试图直接通过量子编程来帮助读者建立对量子计算机的理解。读者可以通过使用Python创建自己的量子模拟器来学习量子计算的基础知识，然后使用QDK和Q#来编写和运行与经典计算不同的算法。 通过阅读本书，读者将能够把量子编程技术应用于量子密钥分发等应用程序中，并处理真实的示例，如进行化学模拟和搜索未排序的数据库等。

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

本书使用Qiskit开源框架和IBM Quantum Experience平台搭建一个量子计算平台，并借助Python来介绍实现量子编程的方法。 本书内容由浅入深，从搭建编程环境并编写一个简单的量子程序开始，介绍如何使用Python编写简单的脚本，Qiskit和IBM Quantum Experience进行交互的方法，概率计算、叠加和纠缠等基本概念，影响量子程序输出结果的各种物理因素，Qiskit量子门资源库，使用Aer模拟量子计算机，使用Ignis清理量子操作，Grover搜索算法，以及使用

本书全面系统地介绍了量子计算领域的基本理论、核心概念、关键方 法和重要结论，并兼顾近期的前沿进展。本书内容主要包括：经典和量子 计算的复杂性理论、计算复杂度与物理理论间的关系；基本量子算法；不 同量子计算模型及其与量子线路模型的等价；基于离子阱系统、超导系统 及光学系统的量子计算的物理实现；量子纠错码与容错量子计算。本书既 突出了每个章节的逻辑完整性，也强调了不同章节间内容上的联系，保证 了量子计算学科的完整性和自洽性。本书中的重要结论都给出了详尽的证 明，使读者不仅能学到量子计算的相关知识，也

本项目在现有教材的基础上，引入在人工智能广泛采用的动态进化算法，满足广大学生的需要。另外本项目将现有算法进行分类，学习内容逐章加深，并增加问题与思考部分，引导学生深入领悟算法的本质，这是本项目的一个显著创新点。其次，本项目将在申请人大量阅读现有**文献的基础之上，设计**颖的内容结构，给出最前沿的理论方法。最后，人工智能的蓬勃发展，也迫切需要全面**的智能计算方法，作为高年级本科生教材，亦可供相关专业的研究人员和工程技术人员参考。

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。对照于传统的通用计算机，其理论模型是通用图灵机；通用的量子计算机，其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看，量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题，但是从计算的效率上，由于量子力学叠加性的存在，某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。本书分为六章，分别为：计算与人类社会的发展、量子时代：用量子进行运算、各怀绝技的量子算法、量子计算霸权（优越性）、量子计算机的研制、人工智

量子比特还没有一个明确的定义，不同的研究者采用不同的表达方式，例如，从物理学的角度，人们习惯于根据量子态的特性称为量子比特（qubit或qbit）、纠缠比特（ebit）、三重比特（tribit）、多重比特（multibit）和经典比特（cbit）等等。这种方式让人眼花缭乱，并且对量子比特的描述要根据具体的物理特性来描述。为了避免这些问题的困扰，这里从信息论的角度对量子比特做出统一的描述。本书分为七章，分别为：前世今生：信息伴随人类一同成长、成长危机：经典信息遇到发展瓶颈、华丽转身：量子

本书清晰介绍了量子计算的核心概念、术语和技术，涵盖数学、物理学和信息论的基础知识，同时还提供量子编程动手实践。本书揭开了隐藏在量子计算中的技术概念和数学原理的神秘面纱，展示了量子计算系统的设计和构建方式，解释了量子计算系统对网络安全的影响，同时预览了抗量子密码学的进展。本书还扼要介绍了当今领先的量子编程语言Microsoft Q#和QASM。各章包含的习题测试和示例项目有助于读者深入理解和运用所学知识。本书文字浅显易懂，是量子计算初学者的完美指南。

本书介绍量子计算的理论基础、基本原理和工作机制，帮助读者了解量子计算的基础和概况。全书共12章，首先介绍为什么要使用量子计算，然后分基础知识和量子计算两个部分，介绍量子计算所依赖的经典计算的相关知识，以及量子计算的工作机制，并展望量子计算的发展前景。 本书适合对量子计算感兴趣，并且想要学习和了解与量子计算相关的物理学、计算机科学和工程开发等知识的读者。