作品简介

量子计算与人工智能的交叉融合,促使量子人工智能不断发展。本书旨在采用对深度学习爱好者友好的方式,构建量子人工智能应用。

全书共13章,第1章和第2章系统介绍量子计算机发展脉络和量子计算编程的基础知识。第3~7章分别介绍不同的深度学习方法和在这些算法逻辑上构建量子启发算法的方式,用量子线路中的相位作为神经网络的可学习参数,重构为量子神经网络算子。这些算子可以在PyTorch环境中直接调用。第8章和第9章是量子人工智能的进阶知识,讲解不同量子算法的可行评估方式和量子神经网络基于TorchScript技术进行算子化的内容。第10~13章通过在原生的深度学习PyTorch环境中引入量子算法,带来可能的量子增强,并分别实现了对材料晶体结构相变过程的搜索、冠状病毒RNA序列变异预测、药物虚拟筛选中亲和能力的预测及基因表达药物设计等案例。

本书可作为量子人工智能初学者的入门书和PyTorch深度学习爱好者的参考书,也可作为从事量子人工智能相关工作技术人员的应用指南。

金贤敏,上海交通大学长聘教授,博士生导师,集成量子信息技术研究中心主任,获上海市青年科技英才奖、全国百篇优秀博士论文奖、中国科学院百篇优秀博士论文奖,区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室学术带头人。

胡俊杰,现就职于上海交通大学集成量子信息技术研究中心,主要研究方向为在实验室光子芯片平台上进行量子模拟与量子机器学习。毕业于中国科学院大学并获得博士学位,研究方向为机器学习与材料模拟的交叉方向。

作品目录

  • 前言 PREFACE
  • 第1章 量子计算和人工智能
  • 1.1 量子计算机体系各个物理进展
  • 1.2 量子线路介绍
  • 1.3 量子神经网络及其应用
  • 第2章 量子计算基础框架
  • 2.1 量子计算基本概念
  • 2.2 矩阵的张量积
  • 2.3 封闭量子系统中量子态的演化(酉算子)
  • 2.4 量子门
  • 2.5 量子电路
  • 2.6 量子测量
  • 2.7 密度算子
  • 2.8 含参数的量子门表示
  • 2.9 约化密度算子
  • 2.10 量子信息的距离度量
  • 2.11 经典的量子算法和工具
  • 第3章 量子自编码网络
  • 3.1 经典自编码网络
  • 3.2 变分自编码网络
  • 3.3 量子自编码网络的量子信息学基础
  • 3.4 量子自编码网络
  • 3.5 案例
  • 第4章 卷积、图、图神经网络相关算法
  • 4.1 卷积神经网络
  • 4.2 量子卷积神经网络
  • 4.3 量子图循环神经网络
  • 第5章 注意力机制
  • 5.1 注意力机制背景
  • 5.2 图注意力机制
  • 第6章 量子对抗自编码网络
  • 6.1 经典生成对抗网络
  • 6.2 量子判别器
  • 6.3 对抗自编码网络
  • 第7章 强化学习的概念与理论
  • 7.1 强化学习的概念
  • 7.2 基于值函数的强化学习方法
  • 7.3 基于策略的强化学习方法
  • 7.4 基于参数化量子逻辑门的强化学习方法
  • 第8章 量子机器学习模型评估
  • 第9章 基于TorchScript量子算子编译
  • 9.1 TorchScript语义和语法
  • 9.2 PyTorch模块转换为TorchScript
  • 9.3 Torch自动求导机制
  • 第10章 量子StyleGAN预测新冠毒株Delta的变异结构
  • 10.1 经典StyleGAN模型
  • 10.2 StyleGAN部分代码
  • 10.3 量子QuStyleGAN模型
  • 10.4 QuStyleGAN部分代码
  • 10.5 QuStyleGAN生成表现
  • 第11章 模拟材料相变过程路径搜索
  • 11.1 建模方法
  • 11.2 实现方案
  • 第12章 蛋白质-生物分子亲和能力预测
  • 第13章 基因表达
  • 附录A 神经网络基础简介
  • A.1 感知机
  • A.2 多层感知机
  • A.3 神经网络
  • A.4 激活函数
  • A.5 损失函数
  • A.6 误差反向传播
  • A.7 参数更新
  • A.8 模型优化
展开全部