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。

第1章 线性代数入门
1.1 什么是线性代数
1.2 代数入门
1.2.1 群、环和域
1.3 矩阵数学
1.3.1 矩阵加法和乘法
1.3.2 矩阵转置
1.3.3 子矩阵
1.3.4 单位矩阵
1.3.5 深入了解矩阵
1.4 向量和向量空间
1.5 集合论
1.6 小结
第2章 复数
2.1 什么是复数
2.2 复数的代数运算
2.3 用图形表示复数
2.4 用向量表示复数
2.5 泡利矩阵
2.5.1 泡利矩阵的代数性质
2.6 超越数
2.7 小结
第3章 用于量子计算的物理学基础
3.1 量子之旅
3.2 量子物理学要点
3.2.1 基本原子结构
3.2.2 希尔伯特空间
3.2.3 不确定性
3.2.4 量子态
3.2.5 量子纠缠
3.3 小结
第4章 用于量子计算的计算机科学基础
4.1 数据结构
4.1.1 列表
4.1.2 二叉树
4.2 算法
4.2.1 排序算法
4.3 计算复杂性理论
4.3.1 圈复杂度
4.3.2 霍尔斯特德度量指标
4.4 编码理论
4.5 逻辑门
4.5.1 与
4.5.2 或
4.5.3 异或
4.5.4 逻辑门的应用
4.6 计算机架构
4.7 小结
第5章 基本信息论
5.1 基本概率
5.1.1 基本概率规则
5.2 集合论
5.3 信息论
5.3.1 定理1：香农的信源编码定理
5.3.2 定理2：有噪信道编码定理
5.3.3 信息熵
5.3.4 信息多样性
5.4 量子信息论
5.5 小结
第6章 基本量子理论
6.1 量子力学进阶
6.1.1 狄拉克符号
6.1.2 哈密顿算符
6.1.3 波函数坍缩
6.1.4 薛定谔方程
6.2 量子退相干
6.3 量子电动力学
6.4 量子色动力学
6.5 费曼图
6.6 小结
第7章 量子纠缠与量子密钥分发
7.1 量子纠缠
7.2 诠释
7.2.1 哥本哈根诠释
7.2.2 多重世界诠释
7.2.3 退相干历史诠释
7.2.4 客观坍缩理论
7.3 量子密钥交换
7.3.1 BB84 协议
7.3.2 B92 协议
7.3.3 SARG04 协议
7.3.4 六态协议
7.3.5 E91协议
7.3.6 协议的实现
7.4 小结
第8章 量子架构
8.1 深入了解量子位
8.2 量子门
8.2.1 阿达玛门
8.2.2 相移门
8.2.3 泡利门
8.2.4 交换门
8.2.5 弗雷德金门
8.2.6 托佛利门
8.2.7 受控门
8.2.8 伊辛门
8.2.9 Gottesman-Knill 定理
8.3 与门有关的更多信息
8.4 量子电路
8.5 D-Wave量子架构
8.5.1 超导量子比特
8.6 小结
第9章 量子硬件
9.1 量子位
9.1.1 光子
9.1.2 电子
9.1.3 离子
9.1.4 核磁共振量子计算
9.1.5 玻色-爱因斯坦凝聚态量子计算
9.1.6 砷化镓量子点
9.2 需要多少个量子位
9.3 解决退相干问题
9.3.1 过冷
9.3.2 处理噪声
9.3.3 过滤噪声
9.4 拓扑量子计算
9.4.1 编织理论基础
9.4.2 编织理论进阶
9.4.3 拓扑计算进阶
9.5 量子计算机必备组件
9.5.1 量子数据平面
9.5.2 测量平面
9.5.3 控制处理器平面
9.6 量子网络
9.6.1 东京量子密钥分发
9.6.2 京沪干线
9.6.3 墨子号卫星
9.6.4 分布式量子计算
9.7 小结
第10章 量子算法
10.1 何为算法
10.2 多伊奇算法
10.3 多伊奇-约萨算法
10.4 伯恩斯坦-瓦兹拉尼算法
10.5 西蒙算法
10.6 肖尔算法
10.6.1 量子周期查找函数
10.7 格罗弗算法
10.8 小结
第11章 当代非对称算法
11.1 RSA
11.1.1 RSA示例1
11.1.2 RSA示例2
11.1.3 因式分解RSA密钥
11.2 迪菲-赫尔曼算法
11.2.1 艾尔加玛尔加密算法
11.2.2 MQV
11.3 椭圆曲线
11.3.1 椭圆曲线迪菲·赫尔曼算法
11.3.2 椭圆曲线数字签名算法
11.4 小结
第12章 量子计算对密码学的影响
12.1 非对称密码学
12.1.1 需要多少个量子位
12.2 特定算法
12.2.1 RSA
12.2.2 迪菲-赫尔曼
12.2.3 椭圆曲线密码
12.2.4 对称密码
12.2.5 密码散列
12.3 具体应用
12.3.1 数字证书
12.3.2 SSL/TLS
12.3.4 公钥基础设施
12.3.5 虚拟专用网络
12.3.6 安全外壳协议
12.4 小结
第13章 基于格的密码学
13.1 基于格的数学问题
13.1.1 最短整数问题
13.1.2 最短向量问题
13.1.3 最近向量问题
13.2 加密算法
13.2.1 NTRU
13.2.2 GGH
13.2.3 佩克特环签名算法
13.3 解决格问题
13.3.1 LLL算法
13.4 小结
第14章 多元密码学
14.1 数学
14.2 Matsumoto-Imai算法
14.3 隐域