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出版者:中国水利水电出版社

作者:吕尚泰

出品人:

页数:245

译者:

出版时间:1999-5

价格:16.30元

装帧:平装

isbn号码:9787801248220

丛书系列:

图书标签:

• 水电站
• 水利工程
• 电力工程
• 能源
• 可再生能源
• 水轮机
• 发电机
• 水工结构
• 水电站设计
• 水电站运行

《量子计算与信息科学前沿》 图书简介 核心主题： 本书深入探讨了量子计算的理论基础、核心算法、硬件实现路径，以及其在信息科学、材料科学、药物研发等领域的革命性应用前景。它不仅为初学者构建坚实的理论框架，更为资深研究人员提供了当前领域最前沿、最具挑战性的研究热点与技术路线图。 内容深度与广度： 第一部分：量子力学基础与信息论的融合 本部分旨在为读者建立理解量子计算的必要物理学和数学基石。 量子力学基本原理回顾： 详细阐述了希尔伯特空间、态矢量、算符、测量公设，特别是狄拉克符号的严谨应用。着重分析了量子叠加态与波函数的概率解释。 量子信息理论的数学框架： 引入密度矩阵理论，用于描述混合态和开放量子系统。深入探讨了冯·诺依曼熵、量子信息度量，以及信息不可克隆定理的物理意义。 纠缠的本质与量化： 详细解析了贝尔不等式、EPR对。重点介绍纠缠的量化指标，如纠缠熵、纠缠见证，并讨论了纠缠在量子通信中的核心作用。 第二部分：量子计算模型与核心算法 本部分是本书的核心，系统梳理了目前主流的量子计算模型及其关键算法的构造原理和复杂性分析。 量子门集与电路模型： 阐述了通用量子计算模型——量子电路模型。详细介绍了单比特门（如泡利门、Hadamard门）和双比特门（如 CNOT、CZ 门）的酉矩阵表示及其物理实现的可能性。探讨了如何利用有限的通用门集构建任意量子操作（如Toffoli门的构造）。 著名量子算法的原理： Shor算法的数论基础与实现细节： 不仅解释了其时间复杂度优势，更侧重于周期查找子程序的具体实现，包括量子傅里叶变换（QFT）的精确构造。 Grover搜索算法的几何解释： 从几何角度阐释振幅放大过程，并分析了其在非结构化搜索问题中的二次加速。 Deutsch-Jozsa与Simon算法： 作为早期展示量子优越性的范例，详细分析其查询复杂度的提升。 变分量子算法（VQA）： 重点介绍面向NISQ（噪声中等规模量子）时代的混合量子-经典算法。详细分析了变分量子本征求解器（VQE）在分子基态能量计算中的应用流程、Ansatz的设计原则，以及参数优化策略。 第三部分：量子硬件平台与工程挑战 本部分关注如何将理论转化为可操作的物理系统，详细对比了当前几大主流硬件平台的物理机制、优势与局限性。 超导量子比特（Transmon）： 深入剖析了约瑟夫森结的工作原理，电路的量子化过程，以及实现量子门操作（如耦合器设计）的技术难点，特别是退相干时间与布居数翻转的挑战。 囚禁离子系统： 探讨了激光冷却、激光囚禁技术（如保罗势阱），以及如何利用离子的内态和振动模式实现高保真度的门操作（如Mølmer-Sørensen门）。 光量子计算： 分析了基于单光子源、线性光学元件的计算模型（如Boson Sampling）。重点讨论了固态光子源的制备和测量技术。 拓扑量子计算的潜力： 介绍马约拉纳费米子和非阿贝尔任意子的概念，解释其在抵抗局部噪声方面的固有优势，以及当前实验探索的进展。 第四部分：面向未来的应用与理论深化 本部分聚焦于量子计算如何重塑科学研究的前沿领域，并探讨更深层次的理论问题。 量子模拟： 阐述了费曼提出的量子模拟思想。区分了数字量子模拟与模拟量子模拟。重点分析了其在模拟强关联电子系统、高能物理中的应用潜力。 量子机器学习（QML）： 探讨了量子特征映射、量子神经网络（QNN）的架构设计，以及如何利用量子系统处理高维数据。分析了量子优势在特定机器学习任务中出现的理论边界。 量子纠错码（QEC）： 介绍了构建容错量子计算的必要性。详细分析了表面码（Surface Code）的结构、稳定子测量机制，以及阈值定理的物理意义。讨论了逻辑比特的编码与解码流程。 复杂性理论的量子扩展： 比较了经典复杂性类（P, NP）与量子复杂性类（BQP, QMA）的区别。分析了在量子信息背景下对计算极限的新认识。 目标读者： 本书适合物理学、计算机科学、电子工程、数学等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及致力于量子信息技术研发的工程师和科研人员。阅读本书需要具备线性代数和基础量子力学的知识背景。本书力求以严谨的数学推导和清晰的物理图像相结合的方式，引领读者全面掌握量子计算的精髓。

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这本《水电站概论》读起来，感觉像是被一位经验丰富的工程师领着走进了宏伟的水电站现场。书的结构编排得非常合理，从最基础的水能利用原理讲起，层层递进，深入到水轮机、发电机、调速器等核心设备的构造和工作机制。我特别欣赏作者在讲解复杂技术细节时所展现出的清晰度和耐心，即便是像我这样对水电领域初涉水的小白，也能通过书中的图示和详尽的文字描述，构建起一个完整的系统认知。它不仅仅是枯燥的理论堆砌，而是充满了对工程实践的深刻洞察，比如在介绍水库设计时，书中对地质条件、防洪要求以及生态影响的权衡分析，让人真切感受到水电建设背后所蕴含的巨大挑战和智慧。这本书无疑是专业学习的基石，为理解现代能源结构中的水电部分提供了坚实的基础，非常适合作为教材或入门参考。

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这本书的叙述风格非常严谨，但又不失深入浅出的魅力，特别是在水力机械部分的处理上，看得出作者下了大功夫。对于射流式、冲击式以及反击式水轮机的比较分析，我感到受益匪浅。作者没有仅仅罗列参数，而是深入探讨了每种机型适用的水头和流量范围，以及它们各自的效率曲线特点，这对于理解设备选型的决策过程至关重要。更令人称道的是，书中对‘空化’现象的描述，它不仅解释了现象的物理成因，还详细介绍了抑制空化的工程措施，配以经典案例进行佐证，让原本抽象的物理过程变得可视化、可理解。这种层层剥茧、注重机理的写作方式，极大地增强了本书作为专业工具书的权威性。

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这本书的语言组织有一种老派工程学的稳重感，每一个术语的出现都显得经过深思熟虑，确保了表达的准确性。它在探讨水文计算和水力设计时所采用的数学模型和公式推导，逻辑清晰，步骤完整，对于需要进行二次开发的读者而言，提供了极佳的参考框架。我特别留意了书中对于水库泥沙运动规律的章节，作者引用了大量的实测数据和经验公式，使得原本混沌的泥沙淤积问题变得可以量化和预测。这种对基础科学和工程经验的完美融合，使得这本书的气质区别于市面上许多浮于表面的科普读物。它要求读者投入精力去理解，但回报是扎实的、可迁移的专业知识体系。

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作为一本“概论”，它在广度和深度上找到了一个奇妙的平衡点。我原本以为“概论”会为了追求全面性而牺牲深度，但这本书记述的水电站的规划、设计和施工环节却描绘得淋漓尽致。从初期的可行性研究，到大坝类型的选择（拱坝、重力坝、土石坝等）的优劣势对比分析，再到复杂的引水隧洞的衬砌技术，几乎覆盖了水电工程建设的全生命周期。尤其是在环境影响评价这部分，作者的态度非常审慎和客观，平衡地展示了水电开发的巨大贡献与必须面对的环境代价，这使得这本书不仅仅是一本技术书，更是一部展现现代大型工程项目复杂决策过程的记录。阅读它，仿佛参与了一次完整的工程项目论证会。

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我原本以为这是一本偏向技术手册性质的读物，但读完之后，我对水电站的整体运营和管理有了更宏观的认识。书中对水电站的运行模式，特别是负荷调度的策略分析得相当透彻。它不仅仅停留在“如何发电”的层面，更探讨了“如何高效、可靠地发电”。例如，关于机组的启停流程、事故处理的预案设计，以及如何利用水库进行综合效益最大化（比如兼顾发电、灌溉和航运），这些内容极大地拓宽了我的视野。作者似乎非常注重将理论与实际运营的“痛点”相结合，使得书中的每一个章节都有着强烈的现实指导意义。对于希望从事水电站运营管理工作的读者来说，这本书的实用价值是毋庸置疑的，它提供的视角远超出了单纯的机械原理范畴。

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