量子計算公開課：從德謨克利特、計算復雜性到自由意志

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量子計算公開課：從德謨克利特、計算復雜性到自由意志

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內容描述

《量子計算公開課：從德謨克利特、計算復雜性到自由意志》由量子計算和理論電腦領域巨擘、2021年度ACM計算獎得主斯科特?阿倫森的課堂講義整理而成。作者將量子計算置於數學、計算科學、哲學等更廣闊的領域當中，談及計算理論、集合論、圖靈機、NP問題、隨機性、數學邏輯、量子計算、隱變量理論、人擇原理、自由意志、時間旅行和復雜性等多個話題。作者的思考深刻、發人深省，探討了量子計算對解決相關領域難題的重大意義，並試圖回答兩個問題：宇宙和物理世界是如何運作的？它們為什麽這樣運作？
《量子計算公開課：從德謨克利特、計算復雜性到自由意志》適合愛好科普的普通大眾讀者，尤其適合對物理學、電腦科學、數學、哲學等內容感興趣的讀者，計算理論、電腦科學、物理學和量子物理學的從業者或專業人士也可將本書作為參考讀物。

目錄大綱

中文版序言v
致中國讀者ix
引言xi
第1章原子和虛空1
第2章集合6
一階邏輯規則7
關於非負整數的皮亞諾公理7
集合論的公理9
第3章哥德爾、圖靈和他們的小伙伴15
圖靈機16
額外補充23
第4章心智和機器25
第5章古複雜性38
第6章P、NP和它們的小伙伴47
第7章隨機性62
第8章密碼學80
密碼學81
偽隨機數發生器83
單向函數86
公鑰密碼學87
第9章量子力學93
小於0%的可能性？95
混合態99
方規則100
實數與復數102
線性106 
第10章量子計算113
反算117
與經典複雜性類的關係118
量子計算和NP完全性問題124
量子計算和多世界126
第11章彭羅斯128
打開黑盒子130
冒險說些顯然的事133
所有人都瞄著這一整塊量子“肥肉” 133
第12章退相干和隱變量137坑138
故事一退相干140
退相干和熱力學第二定律142
故事二隱變量145
“行不通”定理大薈萃148
隱變量的例子153
第13章證明160
何為一個證明？160
概率證明162
零知識證明163
PCP 166
模擬隱變量理論的複雜性167
第14章量子態有多大？171
第15章量子計算十一詰185
第16章學習194
第17章交互式證明、電路下界及其他207
交互式證明208
新進展218
量子交互式證明221 
第18章人擇原理趣談224
第19章自由意志244
第20章時間旅行258
第21章宇宙學和復雜度273
第22章問我什麼都行289
註釋306
致謝317

作者介紹

斯科特.阿倫森/ Scott Aaronson
在量子計算和理論計算機領域影響力巨大的學者。
2021年度ACM計算獎得主。現為得克薩斯大學奧斯汀分校講席教授，曾任教於麻省理工學院。
主要研究領域為理論計算機科學。
其研究興趣集中在探索量子計算機的能力和極限，以及更廣泛的計算複雜性理論。
阿倫森畢業於康奈爾大學，獲得加州大學伯克利分校計算機科學博士學位。
曾榮獲Tomassoni Chisesi物理學獎（2018年）、Simons研究員獎（2017年）、美國國家科學基金會的Alan T. Waterman獎（2012年）等獎項。