本书全面而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，也能学到解决这类问题所需的典型技能，有能力解决未来科研中遇到的新问题。
本书可供量子科学与技术专业、物理专业及计算机专业的高年级本科生、研究生、大学教师和量子计算相关科技工作者阅读和参考。

郭光灿，1942年生于福建惠安。中国科学技术大学教授，中国科学院院士。长期从事量子光学、非线性光学、量子信息等领域的科研和教学工作，在包括Natture子刊（22篇）、Phys.Rev.Lett（49篇）在内的国际学术期刊上发表论文900多篇，他引超过16000次。培养博士80余人，其中5人荣获全国百篇优秀博士论文奖。曾荣获1项国家自然科学二等奖、2项安徽省自然科学一等奖、1项安徽省重大科技进步奖、1项教育部自然科学奖一等奖、1项中科院自然科学二等奖和“何梁何利”科技进步奖等。现任中国光学学会常务理事、中国密码学会量子密码专业委员会主任。

上册
“量子信息前沿丛书”序言
前言
第一章 计算模型及计算复杂度
1.1 普适经典计算
1.1.1 图灵机及可计算性
1.1.2 计算复杂度理论
1.1.3 线路模型与普适门
1.2 普适量子计算
1.2.1 可逆计算
1.2.2 量子线路模型及普适量子逻辑门
1.2.3 量子门的线路复杂度与精度
1.3 量子图灵机与计算复杂度
1.3.1 量子图灵机
1.3.2 量子图灵机与线路模型的等价
1.3.3 量子计算复杂度
1.3.4 量子证明和交互证明系统
1.4 计算复杂度与物理理论
1.4.1 后选择量子计算
1.4.2 宇称时间反演对称量子理论与计算复杂度
主要参考书目与综述
第二章 基本量子算法
2.1 量子搜索类算法
2.1.1 Grover算法
2.1.2 量子振幅放大算法
2.2 Hadamard Test类算法
2.2.1 Hadamard Test
2.2.2 SWAP Test
2.3 量子傅里叶变换类算法
2.3.1 基于Hadamard变换的量子算法
2.3.2 ZN上量子傅里叶变换及其应用
2.4 量子相位估计算法及哈密顿量模拟算法
2.4.1 量子相位估计算法
2.4.2 哈密顿量模拟算法
2.4.3 量子信号处理算法
2.4.4 哈密顿量模拟的应用
2.5 量子态的有效制备与量子优越性
2.5.1 量子态的有效制备
2.5.2 量子采样与量子优越性
2.6 变分量子算法
2.6.1 主要变分量子算法
2.6.2 变分量子态的构造
主要参考书目与综述
第三章 量子计算模型
3.1 One-way量子计算
3.1.1 图态及其性质
3.1.2 图态的测量与普适量子门
3.2 拓扑量子计算
3.2.1 马约拉纳任意子与量子计算
3.2.2 拓扑量子计算的一般理论
3.2.3 Jones多项式与拓扑量子计算
3.3 基于量子行走的量子计算
3.3.1 量子行走
3.3.2 基于量子行走的算法
3.3.3 量子行走实现普适量子门
3.4 绝热量子计算
3.4.1 量子绝热定理
3.4.2 绝热量子计算
3.4.3 绝热量子计算与量子线路模型的等价
3.4.4 绝热量子计算与量子退火算法
3.4.5 绝热量子计算与QAOA
主要参考书目与综述
附录
Ⅰb 线性代数及矩阵分析基础
Ⅱa 群论基础
Ⅱb 单量子比特最优量子控制
Ⅱc 量子Metropolis-Hastings算法
Ⅱd 费米系统到比特系统的映射
Ⅲa 绝热哈密顿量H（s）的能隙估计
索引
下册
第四章 量子计算的物理实现
4.1 DiVincenzo判据
4.2 离子阱量子计算
4.2.1 离子阱及单离子动力学
4.2.2 线性阱中的多离子动力学
4.2.3 光与离子的相互作用
4.2.4 离子的冷却
4.2.5 离子中的量子比特
4.2.6 逻辑门的实现
4.2.7 相干性及扩展性讨论
4.3 超导量子计算
4.3.1 超导理论及约瑟夫森效应
4.3.2 超导量子比特的设计
4.3.3 逻辑门的实现
4.3.4 量子比特的读出
4.3.5 基于猫态比特的量子计算
4.4 光学量子计算
4.4.1 线性光学量子计算
4.4.2 连续变量量子计算
主要参考书目与综述
第五章 量子纠错码与容错量子计算
5.1 经典线性编码理论
5.2 Shor码及CSS码
5.2.1 Shor码
5.2.2 CSS码
5.3 稳定子码基本理论
5.3.1 稳定子码的标准形式及逻辑操作
5.3.2 CSS码的稳定子理论
5.3.3 CWS量子码
5.4 拓扑稳定子码
5.4.1 Toric码
5.4.2 平面码（表面码）
5.4.3 涂色码
5.4.4 拓扑稳定子码与同调
5.4.5 稳定子子系统码
5.4.6 Haah码
5.5 容错量子计算
5.5.1 容错量子计算与错误传播
5.5.2 容错量子门与横向性
5.5.3 基于横向门的普适容错量子计算
5.5.4 容错量子计算的阈值
5.5.5 拓扑稳定子码的普适容错量子计算
主要参考书目与综述
附录
Ⅳa 马修方程
Ⅳb 自由离子的多普勒冷却极限
Ⅳc Gottesman-Kitaev-Preskill编码
Ⅴa Reed-Muller码的码字及性质
Ⅴb 二维自纠错码的不存在性
主要参考书目与综述
索引