Introduction to Quantum Computing

课程简介

1. 量子力学基础 1-1 经典力学与量子力学概览 1-2 量子态、量子比特和量子门 1-3 超位置与测量 2. 量子门与电路 2-1 量子门：Pauli-X、Pauli-Y、Pauli-Z、Hadamard 2-2 构建量子电路与电路组合 2-3 单位变换与量子态演化 3. 量子算法 3-1 量子并行性与加速 3-2 Shor 算法用于分解大数 3-3 Grover 算法用于无序数据库搜索 4. 量子硬件与技术 4-1 量子硬件类型：超导量子比特、囚禁离子等 4-2 量子相干性、退相干与错误率 4-3 量子门与门保真度 5. 量子纠错 5-1 量子纠错简介 5-2 量子纠错模型与错误通道 5-3 稳定器码与容错基础 6. 量子编程语言 6-1 介绍量子编程语言：Qiskit、Cirq 6-2 编写和模拟简单量子程序 6-3 量子态可视化与量子电路 7. 量子计算的应用 7-1 量子密码学与安全通信 7-2 量子优化与搜索问题 7-3 量子模拟在材料科学和化学中的应用 8. 挑战与未来方向 8.1 量子霸权与基准 8.2 规模化挑战与量子硬件限制 8.3 量子计算研究新兴趋势

学习目标

为学生提供量子计算的基本原理、概念和应用的系统性理解。培养学生在量子力学、量子算法和量子编程方面的坚实基础，使他们能够理解量子计算技术的潜力和局限性。

先修要求

无

教学模式

授课：将介绍量子计算算法和硬件的基本原理。学生可以自由寻求帮助。鼓励学生解决问题，并在寻求帮助前利用知识验证解决方案。 辅导：辅导课将安排一系列问题和小组讨论主题。鼓励学生在讨论解决方案前先自行解决。