1부. 기본 개념 1장. 소개와 개요 __1.1 전체적 관점 __1.1.1 양자계산 및 양자정보의 역사 __1.1.2 향후 방향 __1.2 양자비트 __1.2.1 다수 큐비트 __1.3 양자계산 __1.3.1 단일 큐비트 게이트 __1.3.2 다수 큐비트 게이트 __1.3.3 계산기저 이외의 기저에서의 측정 __1.3.4 양자회로 __1.3.5 큐비트 복사 회로? __1.3.6 예: 벨 상태 __1.3.7 예: 양자 텔레포테이션 __1.4 양자 알고리듬 __1.4.1 양자 컴퓨터에서의 고전 계산 __1.4.2 양자 병렬성 __1.4.3 도이치 알고리듬 __1.4.4 도이치-조사 알고리듬 __1.4.5 양자 알고리듬 요약 __1.5 실험적 양자정보 처리 __1.5.1 슈테른-게를라흐 실험 __1.5.2 실제적인 양자정보 처리에 대한 전망 __1.6 양자정보 __1.6.1 양자정보이론: 예제 문제 __1.6.2 더 넓은 맥락에서의 양자정보 __역사와 추가자료 2장. 양자역학 입문 __2.1 선형대수 __2.1.1 기저와 선형독립 __2.1.2 선형연산자와 행렬 __2.1.3 파울리 행렬 __2.1.4 내적 __2.1.5 고유벡터와 고윳값 __2.1.6 수반 연산자와 에르미트 연산자 __2.1.7 텐서곱 __2.1.8 연산자 함수 __2.1.9 교환자와 반교환자 __2.1.10 극분해와 특이값 분해 __2.2 양자역학의 공준 __2.2.1 상태공간 __2.2.2 진화 __2.2.3 양자 측정 __2.2.4 양자상태 구별 __2.2.5 사영 측정 __2.2.6 POVM 측정 __2.2.7 위상 __2.2.8 복합계 __2.2.9 양자역학: 세계관 __2.3 응용: 초고밀도 코딩 __2.4 밀도연산자 __2.4.1 양자상태의 앙상블 __2.4.2 밀도연산자의 일반 특성 __2.4.3 환산밀도연산자 __2.5 슈미트 분해와 정화 __2.6 EPR과 벨 부등식 __역사와 추가자료 3장. 컴퓨터과학 입문 __3.1 계산모델 __3.1.1 튜링머신 __3.1.2 회로 __3.2 계산문제 분석 __3.2.1 계산 자원을 정량화하는 방법 __3.2.2 계산 복잡도 __3.2.3 결정 문제와 복잡도 클래스 P 및 NP __3.2.4 수많은 복잡도 클래스 __3.2.5 에너지와 계산 __3.3 컴퓨터과학에 대한 관점 __역사와 추가자료 2부. 양자계산 4장. 양자회로 __4.1 양자 알고리듬 __4.2 단일 큐비트 연산 __4.3 제어형 연산 __4.4 측정 __4.5 보편적 양자 게이트 __4.5.1 2레벨 유니타리 게이트는 보편적이다 __4.5.2 단일 큐비트와 CNOT 게이트는 보편적이다 __4.5.3 보편적 연산들의 이산집합 __4.5.4 임의의 유니타리 게이트를 근사시키는 것은 일반적으로 어렵다 __4.5.5 양자계산 복잡도 __4.6 양자회로 계산모델에 대한 요약 __4.7 양자계의 시뮬레이션 __4.7.1 시뮬레이션 작동 __4.7.2 양자 시뮬레이션 알고리듬 __4.7.3 설명 예제 __4.7.4 양자 시뮬레이션에 대한 관점 __역사와 추가자료 5장. 양자 푸리에 변환과 그 응용 __5.1 양자 푸리에 변환 __5.2 위상추정 __5.2.1 성능 및 요구사항 __5.3 응용: 위수 구하기와 인수분해 __5.3.1 응용: 위수 구하기 __5.3.2 응용: 인수분해 __5.4 양자 푸리에 변환의 일반적인 응용 __5.4.1 주기 구하기 __5.4.2 이산로그 __5.4.3 숨은 부분군 문제 __5.4.4 그 외의 양자 알고리듬? __역사와 추가자료 6장. 양자탐색 알고리듬 __6.1 양자탐색 알고리듬 __6.1.1 오라클 __6.1.2 절차 __6.1.3 기하학적 시각화 __6.1.4 성능 __6.2 양자 시뮬레이션으로서의 양자탐색 __6.3 양자 카운팅 __6.4 NP-완비 문제 해결 속도 향상 __6.5 비정형 데이터베이스의 양자탐색 __6.6 탐색 알고리듬의 최적성 __6.7 블랙박스 알고리듬 한계 __역사와 추가자료 7장. 양자 컴퓨터: 물리적 실현 __7.1 기본 원칙 __7.2 양자계산을 위한 조건 __7.2.1 양자정보의 표현 __7.2.2 유니타리 변환의 성능 __7.2.3 기준이 되는 초기상태에 대한 준비 __7.2.4 출력 결과 측정 __7.3 조화진동자 양자 컴퓨터 __7.3.1 물리장치 __7.3.2 해밀토니안 __7.3.3 양자계산 __7.3.4 단점 __7.4 광학 광자 양자 컴퓨터 __7.4.1 물리장치 __7.4.2 양자계산 __7.4.3 단점 __7.5 광학 공진기 양자전기역학 __7.5.1 물리장치 __7.5.2 해밀토니안 __7.5.3 단일광자 단일원자 흡수 및 굴절 __7.5.4 양자계산 __7.6 이온트랩 __7.6.1 물리장치 __7.6.2 해밀토니안 __7.6.3 양자계산 __7.6.4 실험 __7.7 핵자기공명 __7.7.1 물리장치 __7.7.2 해밀토니안 __7.7.3 양자계산 __7.7.4 실험 __7.8 그 외의 구현 체계 __역사와 추가자료 3부. 양자정보 8장. 양자 노이즈와 양자연산 __8.1 고전 노이즈와 마르코프 과정 __8.2 양자연산 __8.2.1 개요 __8.2.2 환경과 양자연산 __8.2.3 연산자-합 표현 __8.2.4 양자연산에 대한 공리적 접근법 __8.3 양자 노이즈 및 양자연산의 예 __8.3.1 대각합과 부분대각합 __8.3.2 단일 큐비트 양자연산의 기하학적 그림 __8.3.3 비트반전 채널과 위상반전 채널 __8.3.4 탈분극 채널 __8.3.5 진폭감쇠 __8.3.6 위상감쇠 __8.4 양자연산의 응용 __8.4.1 지배방정식 __8.4.2 양자 프로세스 단층촬영 __8.5 양자연산 형식체계의 한계 __역사와 추가자료 9장. 양자정보에 대한 거리측도 __9.1 고전정보에 대한 거리측도 __9.2 두 양자상태는 얼마나 가까울까? __9.2.1 대각합 거리 __9.2.2 충실도 __9.2.3 거리측도 간의 관계 __9.3 양자채널은 정보를 얼마나 잘 보존할까? __역사와 추가자료 10장. 양자 오류정정 __10.1 소개 __10.1.1 3큐비트 비트반전 코드 __10.1.2 3큐비트 위상반전 코드 __10.2 쇼어 코드 __10.3 양자 오류정정 이론 __10.3.1 오류 이산화 __10.3.2 독립적 오류 모델 __10.3.3 퇴화 코드 __10.3.4 양자 해밍경계 __10.4 양자 코드 제작 __10.4.1 고전 선형 코드 __10.4.2 칼더뱅크-쇼어-스테인 코드 __10.5 안정자 코드 __10.5.1 안정자 형식체계 __10.5.2 유니타리 게이트와 안정자 형식체계 __10.5.3 안정자 형식체계에서의 측정 __10.5.4 고테스만-닐 정리 __10.5.5 안정자 코드 제작 __10.5.6 예제 __10.5.7 안정자 코드의 표준형 __10.5.8 인코딩, 디코딩, 정정을 위한 양자회로 __10.6 결함허용 양자계산 __10.6.1 결함허용: 전체 윤곽 __10.6.2 결함허용 양자 논리 __10.6.3 결함허용 측정 __10.6.4 탄력적인 양자계산의 요소 __역사와 추가자료 11장. 엔트로피와 정보 __11.1 섀넌 엔트로피 __11.2 엔트로피의 기본 특성 __11.2.1 2진 엔트로피 __11.2.2 상대 엔트로피 __11.2.3 조건부 엔트로피와 상호정보 __11.2.4 데이터 처리 부등식 __11.3 폰 노이만 엔트로피 __11.3.1 양자 상대 엔트로피 __11.3.2 엔트로피의 기본 특성 __11.3.3 측정과 엔트로피 __11.3.4 준가법성 __11.3.5 엔트로피의 오목성 __11.3.6 양자상태 혼합의 엔트로피 __11.4 강한 준가법성 __11.4.1 강한 준가법성의 증명 __11.4.2 강한 준가법성: 기초 응용 __역사와 추가자료 12장. 양자정보이론 __12.1 양자상태 구별과 접근가능 정보 __12.1.1 홀레보 경계 __12.1.2 홀레보 경계의 적용 예 __12.2 데이터 압축 __12.2.1 섀넌의 무노이즈 채널 코딩 정리 __12.2.2 슈마허의 양자 무노이즈 채널 코딩 정리 __12.3 노이즈 양자채널에서의 고전정보 __12.3.1 노이즈 고전채널에서의 통신 __12.3.2 노이즈 양자채널을 통한 통신 __12.4 노이즈 양자채널에서의 양자정보 __12.4.1 엔트로피 교환과 양자 파노 부등식 __12.4.2 양자 데이터 처리 부등식 __12.4.3 양자 싱글톤 경계 __12.4.4 양자 오류정정, 냉동, 맥스웰의 도깨비 __12.5 물리적 자원으로서의 얽힘 __12.5.1 양분 순수상태 얽힘에 대한 변환 __12.5.2 얽힘 증류와 얽힘 희석 __12.5.3 얽힘 증류와 양자 오류정정 __12.6 양자 암호학 __12.6.1 개인 키 암호기법 __12.6.2 비밀성 증폭과 정보조정 __12.6.3 양자 키 분배 __12.6.4 비밀성과 결맞음 정보 __12.6.5 양자 키 분배 보안 __역사와 추가자료 부록 A1. 기본적인 확률론에 대한 참고사항 부록 A2. 군론 부록 A3. 솔로베이-키타예프 정리 부록 A4. 정수론 부록 A5. 공개 키 암호기법과 RSA 암호체계 부록 A6. 리브 정리 증명