量子計算和量子信息(二)：量子信息部分

譯者序
前言
名詞和記號
第三部分 量子信息
第8章 量子噪聲和量子運算
8.1 經典噪聲和Markov過程
8.2 量子運算
8.3 量子噪聲和量子運算的例子
8.4 量子運算的應用
8.5 量子運算體系的局限性
第9章 量子信息的距離度量
9.1 經典信息的距離度量
9.2 兩個量子狀態有多接近
9.3 量子信道對信息的保持
第10章 量子糾錯
10.1 引言
10.2 Shor碼
10.3 量子糾錯的理論
10.4 量子碼的構造
10.5 穩定子碼
10.6 容錯量子計算
第11章 熵與信息
11.1 Shannon熵
11.2 熵的基本屬性
11.3 Von Neumann熵
11.4 強次可加性
第12章 量子信息論
12.1 區分量子狀態和可訪問的信息
12.2 數據壓縮
12.3 帶噪聲量子信道上的經典信息
12.4 帶噪聲量子信道上的量子信息
12.5 作為物理資源的糾纏
12.6 量子密碼術
附錄A Lieb定理證明
參考文獻

量子計算與量子信息的研究可以追溯到幾十年前，但真正引起廣泛關注是20世紀90年代中期，這期間發現了Shor量子因子分解算法和Grover量子搜索算法，這兩類算發展史了量子計算從根本上超越經典計算機計算能力和在信息處理方面的巨大潛力，與此同時，量子計算機和量子信息處理裝置在物理實現的研究，成為繼並行計算機、生物計算機等之后的非串行計算體系的又一熱點。

量子計算與量子信息對人類社會最具影響也最為驚人的發現之一是，量子計算機能夠迅速破解廣泛采用的RSA密碼系統，掌握量子計算能力的制高點已成為關系信息安全的重要課題，不少國家已紛紛開始啟動和資助相關的研究項目。

國外不少大學也已開設了有關課程，譯者2000年訪問的美國CarnegieMellon大學，他們在計算機系和物理系的研究生中開設了量子計算機課程，所采用的教材正是劍橋大學出版社出版的Michael A.Nielsen和Isaac L.Chuang的英文版原著Quantum Computation and Quantum Information，本書是該著作量子計算部分的中譯本。

原著共12章，分三個部分，分別介紹基礎知識以及量子計算和量子信息。由於篇幅宏大，為方便讀者和照顧不同背景讀者的需要，原著將內容安排為兩個相對獨立的主題：第一合第二部分一起構成學習量子計算的相對完整的材料；第一和第三部分構成量子信息相對完整的內容。中譯本繼承原著者的思想，分為量子計算和林子信息量冊單獨出版，供讀者根據需要選擇。本書限於量子信息內容，對應原著的第8—12章共5章內容，其中8—10章由鄭大鍾譯出，11—12章由趙千川譯出，趙千川負責統稿，量子計算內容（原著第1—7章）已單獨出版。

本書在寫作上定為教材，因此照顧到廣大讀者在背景知識上的差異，盡可能以淺顯和自成體系的方式敘述主要研究思路，力圖深入淺出。在細節的處理上較好地保持了嚴謹性和啟發性的折衷。特別是在一般專業讀者較為生疏的量子力學方面，大膽地采用了基於線性代數的公理化體系，大大簡化了學習主題的途徑，這與我國物理專業量子力學教學改革中的類似嘗試不謀而合。

譯者在翻譯過程中可喜地看到，我國研究工作者也已經開始了相關領域的研究，並已取得了一些成果，如已有論文集和總結國內外研究成果的學術專著出版。應該說量子計算與量子信息的研究還遠沒有成熟，該領域的研究充滿着令人興奮的挑戰性課題，譯者衷心希望本書的出版能為量子計算與量子信息方面只是在我國的傳播起到一定推動作用。

譯者
2003年8月於清華大學