14天自造量子計算機 (Python版) (日)遠藤理平 9787522616490 【台灣高等教育出版社】

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物品所在地:中國大陸
原出版社:中國水利水電
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書名:14天自造量子計算機 (Python版)
ISBN:9787522616490
出版社:中國水利水電
著編譯者:(日)遠藤理平
頁數:194
所在地:中國大陸 *此為代購商品
書號:1581762
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內容簡介

《14天自造量子計算機(Python版)》是一本用Python編程實現量子計算的計算機科學專業書籍,書中使用薛定諤方程對量子計算機的核心知識點量子位、量子門和量子糾纏進行了數值模擬和模擬。具體內容包括執行環境的準備。量子力學的基礎知識、計算自由空間中電子的運動、狄拉克δ函數的引入和使用、計算電子波包的運動、計算勢阱中電子的運動、在量子阱中施加靜電場的方法、計算施加靜電場后電子的運動、如何改進量子阱的形狀、對量子阱施加電磁波的方法、向量子阱注入電磁波的具體操作、如何實現一個量子位門、如何排列量子阱、計算雙量子阱的恆穩態、計算雙量子阱的拉比振蕩。 《14天自造量子計算機(Python版)》書中有詳細的公式推導及Python的編程實現過程,並通過兩個人物的對話連接上下文、提出問題、總結知識點等,適合有一定量子力學基礎,對量子計算、量子通信等量子信息科學、計算機科學感興趣的所有人學習。

作者簡介

遠藤理平,畢業於日本東北大學研究生院理學研究科物理學專業博士課程結業、博士(理學) FIELD AND NETWORK公司董事長、特定非營利活動法人natural science董事長。

目錄

第0天 準備執行環境
0 1 Python的安裝
0 2 外部模塊的安裝
0 3 文本編輯器Visual Studio Code的準備
O 4 用Pyhon繪圖
0 5 用Python繪製圖形動畫
O 6 數值積分的執行方法
第1天 迅速掌握量子力學的「超」基礎部分
1 1 電子是兼具「粒子」和「波」特性的量子粒子
1 2 薛定諤方程
1 2 1 什麼是薛定諤方程
1 2 2 經典力學的啥密頓算符與量子力學的哈密頓算符
1 2 3 位置算符與動量算符的正則對易關係
1 2 4 位置表象中的薛定諤方程
1 2 5 波函數的歸一條件
1 2 6 【貼士1】位置表象中正則對易關係的證明
1 3 勢能項不依賴於時間的場合
【貼士2】從「偏微分」到「常微分」的過渡
第2天 計算自由空間中電子的運動
2 1 自由空間中的波函數
2 1 1 【貼士3】電子的平面波(t=0的快照)
2 1 2 【貼士4】能量單位eV的定義
2 2 平面波的時間依賴性
2 2 1 平面波動畫的程序源碼(Python)
2 2 2 平面波的快照與動畫
2 3 平面波的歸一化
第3天 學習狄拉克δ函數
3 1 狄拉克δ函數的引入
【貼士5】赫維賽德的階躍函數與狄拉克δ函數的關係
3 2 使用狄拉克6函數歸一平面波
【貼士6】證明式(3 7)是狄拉克δ函數的近似表達式
第4天 計算電子波包的運動
4 1 電子波包的製作方法
4 2 高斯波包的運動模擬
4 2 1 電子波包用於動畫的程序源碼(Python)
4 2 2 電子波包的快照與動畫
4 3 波包速度(群速度)的推導
【貼士7】泰勒展開式
補充講解:高斯波包的解析解
第5天 計算勢阱中電子的運動
5 1 無限深勢阱的本徵態
5 2 電子本徵態的運動動畫
繪製量子阱內電子本徵態動畫的程序源碼(Python)
5 3 確認能量本徵函數的正交性
5 3 1 確認能量本徵函數的正交性的程序源碼(Python)
5 3 2 確認計算結果
5 3 3 【貼士8】證明本徵函數是正交的且能量是實數
第6天 量子阱中施加靜電場的方法
6 1 施加靜電場后的哈密頓算符與本徵方程
【貼士9】傅里葉級數展開
6 2 滿足展開係數的聯立方程的推導
6 2 1 【貼士10】確認矩陣乘積的計算方法
6 2 2 【貼士11】單位矩陣與逆矩陣
6 3 矩陣的本徵值與本徵向量
【貼士12】關於本徵值問題的解法
第7天 計算施加靜電場后電子的運動
7 1 〈m|V|n〉的數值積分
〈m|V|n〉的數值積分的程序源碼(Python)
7 2 矩陣的本徵值問題的數值計算
7 2 1 埃爾米特矩陣的本徵值問題的程序源碼(Python)
7 2 2 【貼士13】轉置矩陣、對稱矩陣與正交矩陣
7 2 3 【貼士14】埃爾米特共軛、埃爾米特矩陣與?正矩陣
7 2 4 【貼士15】埃爾米特矩陣的本徵值與本徵向量的特徵
7 3 檢查本徵函數的空間依賴性
基態與激發態的本徵函數的空間分佈的程序源碼(Python)
7 4 確認靜電場強度依賴性
【貼士16】斯塔克效應的定性描述
7 5 計算空間分佈的中心
基態與第一激發態的位置期望值的程序源碼(Python)
第8天 改進量子阱的形狀
8 1 量子阱的本徵態與量子位的關係
8 2 勢壘量子阱的本徵態
8 3 嘗試對勢壘量子阱施加靜電場
第9天 對量子阱施加電磁波的方法
9 1 複習麥克斯韋方程組
9 1 1 【貼士17】向量微分運算▽與四種使用方法
9 1 2 【貼士18】向量微分運算▽的公式
9 2 電磁場中電子的哈密頓算符
9 3 計算演算法的推導
9 3 1 【貼士19】算符為向量時的對易關係
9 3 2 【貼士20】算符為冪運算時的對易關係
9 3 3 【貼士21】式(9 27)的推導
9 4 注入電磁波的方法
第10天 向量子阱注入電磁波
10 1 用最簡單的體系檢查龍格·庫塔法的操作
10 1 1 檢查基態的簡諧運動的程序源碼(Python)
10 1 2 檢查計算結果
10 2 檢查Xnm的計算
Xnm的計算結果
10 3 通過電磁波模擬狀態躍遷
10 3 1 狀態躍遷模擬(基態→激發態)的程序源碼(Python)
10 3 2 檢查計算結果
10 4 檢查角頻率偏移時的拉比振蕩
檢查計算結果
10 5 拉比振蕩的解析解
第11天 實現一個量子位門
11 1 通過改進版量子阱確認拉比振蕩
11 2 關於一個量子位的基本量子門
11 2 1 恆等門I
11 2 2 相移門Pθ
11 2 3 非門X
11 2 4 阿達瑪門H
11 3 量子門與物理操作的對應關係
11 3 1 對相移門的物理操作
11 3 2 對恆等門的物理操作
11 3 3 對非門的物理操作
11 3 4 對阿達瑪門的物理操作
11 4 實現一個量子位的完全單一門
第12天 如何排列量子阱
12 1 兩個粒子的薛定諤方程
12 1 1 同種類的兩個粒子的波函數
12 1 2 粒子的概率密度分佈
12 1 3 兩個粒子不依賴於時間的啥密頓算符
12 1 4 兩個粒子
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