量子信息与量子密码

课程编码：1802030839X1P3002H 英文名称：Quantum Information and Quantum Cryptography 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：杨理

本课程为网络空间安全学科研究生的普及课,讲授量子信息、量子计算、量子通信和量子密码等研究前沿的主要思想、方法和理论。量子信息概念是从自然界基本定律出发对信息概念所作的自然推广,量子信息科学与技术是近二十年来迅猛发展、在基础研究和应用技术领域都具有重要意义的新兴交叉学科。本课程的教学目的是使同学们熟悉量子信息科学与技术的基础理论,掌握其基本思想和方法,为从事相关研究工作准备必要的知识和能力。本课程同样适合物理学、数学和计算机科学与技术等学科的研究生选修。

普通物理；线性代数

第一章 绪论：量子信息简介 3.0学时 杨理
第1节 量子物理概念的历史发展
第2节 量子力学的基本假设
第3节 态叠加原理
第4节 量子比特与量子信息
第二章 矩阵理论与量子力学初步 6.0学时 杨理
第1节 矩阵分解与算子函数
第2节 量子力学初步
第三章 量子信息论与早期量子算法 3.0学时 杨理
第1节 量子信息论简介
第2节 量子通信
第3节 量子密钥分配
第4节 量子逻辑门
第5节 早期量子算法
第四章 量子逻辑线路模型 4.0学时 杨理
第1节 Deutsch定理
第2节 单量子比特酉变换
第3节 受控运算
第4节 量子线路的测量问题
第5节 通用运算的有效离散集合
第6节 两级酉门
第7节 量子计算的冷离子阱实现
第五章 量子纠错码与容错量子计算 5.0学时 杨理
第1节 编码理论基本概念
第2节 量子操作与量子错误
第3节 量子纠错码
第4节 容错量子计算
第六章 量子算法 3.0学时 杨理
第1节 量子傅里叶变换
第2节 相位估计
第3节 求阶
第4节 隐子群问题
第5节 Grover算法及其应用
第七章 量子态空间的度量 3.0学时 杨理
第1节 迹距离
第2节 保真度
第3节 纠缠保真度
第八章 量子熵 6.0学时 杨理
第1节 经典熵与量子熵
第2节 量子熵的基本性质
第3节 量子熵的强次可加性
第4节 强次可加性的应用
第九章 量子信息论与量子密码 3.0学时 杨理
第1节 Holevo定理
第2节 典型序列定理
第3节 典型子空间定理
第4节 Schumacher定理
第十章 量子图灵机理论 3.0学时 杨理
第1节 波斯特图灵机
第2节 五重组图灵机
第3节 通用图灵机和停机问题
第4节 量子图灵机

略