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本课程属于：022-量子算法与量子优化工程 量子科技与量子信息工程 · 共 20 门相关课程，组合学习更完整。
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量子算法入门与经典算法对比

共计 30 章节
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01
课程导入与量子计算全景
介绍量子计算的发展脉络 · 核心优势与局限 · 明确本课程以量子算法与经典算法的对比…
课程导入量子计算全景
02
量子比特与量子门基础
从经典比特对比引入量子比特的叠加态与… · 讲解Bloch球表示 · 单量子比特门（X
量子比特量子门基础
03
量子电路模型与经典逻辑电路对比
介绍量子电路的基本组成（初始化 · 门序列 · 测量）
量子电路模型经典逻辑电路对比
04
量子纠缠与贝尔态
讲解纠缠的数学定义与物理意义 · 通过制备贝尔态（H+CNOT）的电路… · 对比经典关联与量子关联
量子纠缠贝尔态
05
量子测量与概率幅
深入讲解测量公设 · 投影测量与POVM · 对比经典概率分布
量子测量概率幅
06
Deutsch算法
从经典黑箱函数判定问题出发 · 介绍Deutsch算法的电路构造与相… · 对比经典需要两次查询而量子只需一次查…
Deutsch算法
07
Deutsch-Jozsa算法
将Deutsch问题推广到多比特 · 讲解常数函数与平衡函数的判定 · 分析经典确定性查询次数与量子一次查询…
Deutsch-Jozs…算法
08
Bernstein-Vazirani算法
介绍隐藏字符串问题 · 讲解量子算法通过一次查询确定隐藏字符… · 对比经典需要n次查询
Bernstein-Va…算法
09
Simon算法
讲解Simon问题（寻找周期s）的量… · 分析经典查询复杂度与量子指数加速 · 重点理解量子傅里叶变换的前身——Ha…
Simon算法
10
量子傅里叶变换（QFT）
介绍QFT的定义 · 电路实现与经典FFT的对比 · 分析QFT在量子相位估计中的作用
QFT量子傅里叶变换
11
量子相位估计
讲解相位估计电路的构造（包括QFT逆… · 对比经典相位估计的困难 · 通过一个简单酉算子案例完成相位估计的…
量子相位估计QFT
12
Shor算法（上）
整数分解问题与RSA · 重点讲解经典部分（约化到周期查找）与… · 对比经典已知最好算法
Shor算法
13
Shor算法（下）
周期查找与量子加速 · 分析量子查询复杂度与经典对比 · 完成一个简化版Shor算法（分解15…
Shor算法
14
Grover算法
无序搜索问题 · 讲解Oracle构造与扩散算子 · 对比经典线性搜索
Grover算法
15
Grover算法的变体与最优性
讨论Grover算法的推广（多解 · 未知解数） · 量子计数
Grover算法的变体
16
HHL算法
线性系统求解 · 讲解其与经典共轭梯度法的复杂度对比 · 分析算法适用条件与局限性
HHL算法
17
量子游走与经典随机游走对比
介绍离散时间与连续时间量子游走 · 对比经典随机游走的扩散行为 · 讨论量子游走在图搜索等问题中的加速
量子游走经典随机游走对比
18
量子近似优化算法（QAOA）
介绍QAOA求解组合优化问题的框架 · 对比经典近似算法 · 通过MaxCut问题案例完成QAOA…
QAOA量子近似优化算法
19
变分量子本征求解器（VQE）
讲解VQE求解分子基态能量的原理 · 对比经典量子化学方法（如HF · CI）
VQE变分量子本征求解…
20
量子机器学习概览与经典对比
介绍量子核方法 · 量子神经网络等典型量子机器学习模型 · 对比经典机器学习
量子机器学习概览经典对比
21
量子算法中的Oracle构造
系统讲解如何为Deutsch-Joz… · Grover · Shor等算法构造Oracle
Oracle量子算法
22
量子算法复杂度分析与经典对比
介绍量子查询复杂度 · 门复杂度与经典复杂度的对比框架 · 分析已学算法的加速类型（指数
量子算法复杂度分…经典对比
23
量子模拟与经典模拟对比
介绍量子系统模拟的难点与量子模拟算法… · 对比经典数值模拟方法 · 完成一个简单量子系统（如横场Isin…
量子模拟经典模拟对比
24
量子纠错与容错计算入门
讲解量子纠错的基本原理（如表面码） · 对比经典纠错 · 讨论容错阈值定理
量子纠错容错计算入门
25
量子硬件与算法实现约束
介绍当前量子硬件的噪声 · 连通性等限制 · 对比理想量子电路
量子硬件算法实现约束
26
量子算法在优化问题中的应用与经典对比
以旅行商问题 · 投资组合优化为例 · 对比量子退火
量子算法优化问题
27
量子算法在密码学中的应用与经典对比
介绍Shor算法对RSA的威胁 · Grover算法对对称密码的影响 · 对比经典密码学安全性
量子算法密码学
28
量子算法在化学与材料模拟中的应用与经典对比
介绍量子化学模拟的量子算法（如VQE · 量子相位估计） · 对比经典计算化学方法
量子算法化学
29
量子算法在搜索与数据库中的应用与经典对比
深入Grover算法在数据库搜索中的… · 对比经典索引与搜索 · 讨论实际加速比与限制
量子算法搜索
30
课程总结与前沿展望
回顾各量子算法与经典算法的对比要点 · 总结量子优势的来源与条件 · 讨论当前挑战与未来方向
课程总结前沿展望