自學資源與路線：入門量子電腦硬體的第一步

# 自學資源與路線：入門量子電腦硬體的第一步

行萬里路，不如讀萬卷書

入門量子電腦硬體原理是一項挑戰，因為它不僅需要堅實的物理和工程基礎，且實際操作通常需要在實驗室或企業才有機會接觸。相對這需基本線性代數即可上手的量子計算，這是一條更為專業和艱難的道路。為了讓您更有效入門，我們推薦以下教科書： ## 量子力學量子電腦是基於「量子力學」的計算裝置，因此，掌握量子力學是基本要求。 ### Introduction to Quantum Mechanics 俗稱貓書，是許多大學的標準教科書。本書淺顯易懂地介紹量子力學，以及如何使用薛丁格方程式，不過對於要深入了解量子力學的話，這本書內容程度遠遠不夠，更像是薛丁格方程式使用手冊，但對於物理新手，非常適合入門。參看本書時也可以搭配[交通大學電機系線上課程](https://www.youtube.com/playlist?list=PLj6E8qlqmkFuzLWEAhDurGIEeTczVnJTN)

### Principles of Quantum Mechanics 這本是量子力學經典教材，前面先介紹基本的數學工具和理論力學的精華，後面用嚴謹的方法介紹量子力學，難度會比貓書再進階，適合大學生或研究生。線上課程可以觀看[中山大學線上課程](https://www.youtube.com/playlist?list=PLuz2BOX_eyHF4OdjCn7vck6yqeCVcw45e)

### Modern Quantum Mechanics 同為經典教材，前三章由 Sakurai 本人撰寫，寫完就歸西了，換成 Jim Napolitano 接手完成全書，會明顯感受到前三章寫作風格與後面章節截然不同。適合給研究生。

## 電磁學量子電腦實現涉及使用電磁波操控物質的量子態，因此要先搞懂「電磁波」，才能進一步探討電磁波如何影響物質的狀態。 ### Introduction to Electrodynamics 與貓書同個作者 Griffiths 撰寫，也是許多大學教授電磁學所用教科師，淺顯易懂地介紹電磁學會用到的幾何微分，電學與磁學，再到最後的電磁波。可以搭配[中山大學線上課程](https://www.youtube.com/playlist?list=PLuz2BOX_eyHGmRQ8NBFxs7t7XlpbZwbIX)，前半部以Griffiths 作為教材，後半部則偏工程（像是天線、傳輸）。

### Electromagnetic Fields by Wangsness 在數學推導上嚴謹詳細，可作為上本書的完美補充，適合做為輔助教材。

## 量子光學不管以後要鑽研哪一種類型的量子電腦，量子光學都是必讀學科，前面電磁學和量子力學都是量子光學的基礎。量子光學在描述光的量子特性，以及光如何影響物質。 ### Quantum and Atom Optics by Daniel A. Steck 是本非常適合初學者的教科書，雖然書很厚。本書從基本概念出發，逐步引導讀者理解原子與光子之間的交互作用，作者的寫作風格注重在將複雜的理論以直觀的方式呈現，因此理論基礎不深的讀者也能輕鬆跟上。

### Atom-Photon Intercations by Claude Cohen-Tannoudji 量子光學的權威參考書籍，由諾貝爾物理學獎得主 Claude Cohen-Tannoudji 主撰。書超厚，內容全面，嚴謹的科學描述與豐富的數學推導，適合給程度不錯，時間又多的讀者，或是當作本工具書也可。（有閒暇餘力，也可以看同一位作者撰寫的量子力學系列）

### Introduction to Quantum Computing by Ray LaPierre 這本書前半段在講述量子計算，從第 14 章開始才講量子電腦的硬體原理，本書從量子電腦的始祖：NMR 開始講起，用 NMR 講述量子電腦如何運作，再從 NMR 延伸到其他種類的量子電腦。其實入門量子電腦硬體原理最快的方式就是從 NMR 開始，因此懶得從量子光學一步一步奠基基礎的，也可以先從這本書掌握量子電腦硬體的精髓。

## Cavity Quantum Electrodynamics（Cavity QED）這一分支學科在量子光學的基礎上近一步探討空腔中光與粒子的相互作用，與量子電腦的關聯更為緊密。 ### Explore the Quantum 這本內容也跟量子光學有些重疊，以清晰的語言介紹量子光學和 cavity QED 的基本該念和應用，主題涵蓋從理論基礎到實驗應用，適合要做量子計算的讀者。

## Quantum Control 量子控制與其說是量子控制，不如稱作「控制量子」會更合適，這領域難度比前面提及的更高，探討如何對量子系統的動態做精確控制，如果您只是要入門，了解量子電腦硬體怎麼運行即可，那這專業科目可以跳過，但如果您打算進入這行XD，那就要拼了 ## Introduction to Quantum Control and Dynamics 適合工科。

量子光學之後就是看您要鑽研哪一類型的量子電腦，就會有不同的學科要學，像是要往超導量子電腦的話，就要學超導物理和 Circuit quantum electrodynamics，離子阱量子電腦的話，就要會原子物理等。

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