量子时代已来，与时代接轨，从这本书开始！

1981 年，理论物理学家理查德·费曼提出：“大自然不是经典的，所以如果你想模拟它的话，那你最好用量子力学”

原文：Nature isn't classical, and if you want to make a simulation of nature, you'd better make it quantum mechanical

这一观点催生了量子计算领域的兴起与发展。

在过去的四十年里，学者们已经在理论上成功基于量子力学原理设计的算法来求解某些经典难于计算的问题，提出了量子密码协议来进行信息的安全高效传输；同时在实验上也已经可以实现数十个量子比特的精准操控，以及卫星与地面之间的量子密钥分发。

日前，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院量子计算云平台（以下简称量子计算云平台）成功部署两大全新国产量子编程软件——isQ-Core、青果(Quingo)。

这意味着国产量子计算软硬件结合迈出重要一步。

这些或许是费曼等量子计算先驱们始料未及的——“这盛世，如你所愿”！

但“革命尚未成功，前路依旧崎岖”，目前高效求解困难问题的量子算法还太少，现有的量子算法还不能很好地在当前量子硬件设备上运行，而实验方面量子比特数还很少且噪声影响严重。

解决这些问题最需要的是集中不同领域的科研人员协同攻关，但从长远看量子计算与量子信息领域专业人才的培养也至关重要。

据 2018 年纽约时报的报道，在全球范围能够从事量子计算创新性研究的人才不足千人。而人才培养离不开一本好的教材，这是所有译者翻译《量子计算与量子信息：10 周年版》的动力来源，也是本书所有译者的共同心愿。

作为量子计算与量子信息领域的经典著作、量子信息领域及物理领域被引用次数最高的图书之一，本书是全球许多高校都使用的量子计算课程的教材，也是国内外几乎所有量子计算与量子信息科研人员的必读书籍，尤其对于本科专业是数学、计算机或其他学科学习量子计算的学生和老师更加友好，只需要线性代数的基础即可开始学习。

本书堪称量子计算领域的“圣经”。

内容简介

本书介绍了量子计算和量子信息领域的主要思想和技术。

该领域的快速发展及其跨学科的性质使得新来者很难全面地了解其中重要的技术和研究成果。

本书共分为 3 部分：

• 第 1 部分概述了量子计算和量子信息领域的主要思想和研究成果，并介绍了计算机科学、数学和物理学领域的相关背景材料，这些材料是深入理解量子计算和量子信息所必需的；

• 第 2 部分详细描述了量子计算；

• 第 3 部分是关于量子信息的，内容涉及什么是量子信息，如何使用量子态表示和交流信息，以及如何描述和处理量子信息和经典信息的破坏。

本书作者

Michael A．Nielsen （迈克尔 A. 尼尔森）

他曾在洛斯阿拉莫斯国家实验室担任访问职务，并曾在加利福尼亚理工学院担任托尔曼博士后研究员。

Isaac L．Chuang（艾萨克 L. 庄）

他在斯坦福大学获得了电气工程博士学位，赫兹基金会的研究员，同时还拥有麻省理工学院的物理学和电气工程学位。

本书译者

（译者合影）

• 孙晓明

  中国科学院计算技术研究所研究员。主要研究领域为算法与计算复杂性、量子计算等。曾获首批国家自然科学基金优秀青年基金资助，入选中组部首批万人计划青年拔尖人才，中国密码学会优秀青年奖、密码创新二等奖。目前担任中国计算机学会理论计算机科学专委会主任，全国量子计算与测量标准化技术委员会委员，还担任《软件学报》《计算机研究与发展》《中国科学:信息科学》《Information and Computation》《JCST》《FCS》等杂志编委或青年编委。

  作为发起人负责整体翻译工作的推进与协调，并负责完成了第 1 章“简介与概述”和第 3 章“计算机科学简介”，以及附录的翻译。

• 尚云

  中国科学院数学与系统科学研究院研究员、CCF 量子计算专委会常务委员、CCF 杰出会员。主要研究兴趣是量子计算基础理论、量子游走、量子机器学习、量子点元胞自动机电路的自动设计与优化等，发表论文 50 多篇。获 CCF 科学技术奖自然科学二等奖(1/5，2021)，英国皇家物理学会 IOP 高引用作者奖(2021),王宽诚优秀女科学家专项奖(2012)等。

  负责完成了本书第 2 章“量子力学基础”和第 4 章“量子线路”的翻译。

• 李绿周

  中山大学计算机学院量子计算与计算机理论研究所教授、中国计算机学会（CCF）量子计算专业组副主任、CCF 理论计算机科学专委会常务委员、CCF 杰出会员。2009 年 6 月毕业于中山大学计算机科学系，获博士学位。长期从事量子计算方面的研究，目前研究兴趣具体包括量子算法与复杂性、量子机器学习、量子线路优化等，在国内外知名学术期刊发表论文 60 余篇，出版学术专著 1 部，“量子计算模型与算法的研究”获得广东省杰出青年基金项目资助。

  负责完成了本书第 5 章“量子傅里叶变换及其应用”和第 6 章“量子搜索算法”的翻译。

• 尹璋琦

  北京理工大学物理学院量子技术研究中心教授，CCF 量子计算专委委员。1999 年到 2009 年，在西安交通大学先后获物理学学士、硕士和博士学位。2007 至 2009 年在美国密歇根大学公派联合培养。2010 到 2019 年先后在中科院武汉物理与数学研究所、中国科学技术大学和清华大学工作。2019 年调入北京理工大学，研究兴趣为量子信息与量子精密测量、宏观系统量子效应等，发表论文 70 余篇。入选教育部青年长江学者（2020），任《中国科学：物理学力学天文学（英文版）》青年编委。

  负责完成了本书第 7 章“量子计算机：物理实现”和第 8 章“量子噪声与量子操作”的翻译。

• 魏朝晖

  清华大学丘成桐数学科学中心助理教授、CCF 量子计算专委委员。2009 年于清华大学计算机系获得博士学位后前往新加坡量子研究中心任 Research Fellow，于 2018 年返回清华任教。长期从事量子计算方面的理论研究，主要研究兴趣包括量子计算复杂性、量子信息论、量子算法、量子纠错、量子人工智能等，学术成果发表在包括《IEEE Transactions on Information Theory》《Mathematical Programming》《Physical Review Letters》等在内的知名学术期刊上。2020 年获得北京市优秀本科毕业论文指导教师奖。

  负责完成了本书第 9 章“量子信息的距离度量”和第 10 章“量子纠错”的翻译。

• 田国敬

  中科院计算所副研究员、CCF 量子计算专业组委员、CCF 理论计算机专委委员。主要研究方向是：量子算法设计、量子电路优化、量子非局域性、量子模拟等，目前共发表论文 17 篇，博士毕业论文被评为中国通信学会优秀博士学位论文（全国共 10 篇）。作为项目负责人，先后获得了北京市自然科学基金和国家自然科学基金青年项目的资助，并于 2019 年入选了博士后创新人才支持计划（全国计算机专业共 16 人）。

  负责完成了本书第 11 章“熵与信息”和第 12 章“量子信息论”的翻译。

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