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出版者:人民卫生

作者:吴恩惠 编

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:2006-6

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787117044721

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好的，以下是一本名为《量子信息与计算基础》的图书简介，力求详实、深入，且不含任何“医学影像学”相关内容。 量子信息与计算基础 本书导言： 在信息科学的广阔疆域中，我们正站在一个前所未有的技术奇点上。经典计算的物理极限，如同摩尔定律的逐渐放缓，预示着我们必须寻求一种全新的、基于自然界最深层规律的计算范式。量子力学，这个自二十世纪初诞生以来便以其反直觉性和深刻性著称的物理学分支，正以前所未有的力量，为信息处理领域提供了革命性的工具。 《量子信息与计算基础》旨在为有志于探索这一前沿领域的读者，构建一座坚实的理论桥梁。本书的核心目标是系统地梳理和阐述量子信息处理的数学框架、基本原理、关键算法及其物理实现所面临的挑战。我们深信，理解量子世界的奇异特性——叠加态（Superposition）、纠缠（Entanglement）以及不确定性（Uncertainty）——是解锁下一代计算能力的关键钥匙。 本书内容覆盖了从量子力学的基本数学描述到构建实用量子计算机的各个层面，内容组织力求逻辑清晰、循序渐进，既能满足物理学、计算机科学、电子工程等相关专业高年级本科生和研究生的学习需求，也能为希望进入该领域进行深入研究的科研人员提供可靠的参考资料。 第一部分：量子力学的数学基础与信息载体 本部分着重于为量子信息处理建立必要的数学语言。我们首先回顾狄拉克符号（Bra-Ket Notation）在描述量子态中的核心作用，详述复数向量空间、希尔伯特空间（Hilbert Space）的概念及其在描述多粒子系统中的重要性。 第一章：量子态的描述与演化 本章详细介绍了量子比特（Qubit）的概念，它是量子信息的基本单元。与经典比特的0或1的确定性状态不同，量子比特以概率幅的形式存在于叠加态中。我们引入密度矩阵（Density Matrix）的概念，用于精确描述混合态和纯态，这是处理开放量子系统和实际物理实现不可或缺的工具。随后，我们将探讨量子态的时间演化，重点介绍薛定谔方程及其在信息处理背景下的应用，特别是量子演化算符（Unitary Operators）的性质。 第二章：量子测量与非局域性 量子力学的核心特征之一是测量过程的非幺正性。本章深入分析了投影测量（Projective Measurement）的公设，阐明了测量如何“坍缩”叠加态，并引出了概率性结果的本质。同时，我们将详细探讨纠缠这一最“非经典”的资源。通过对贝尔态（Bell States）的构造和分析，直观展示了量子纠缠的非定域性，并从信息论的角度审视了爱因斯坦、波多尔斯基和罗森（EPR）佯谬的现代诠释。 第二部分：量子逻辑与基本操作 本部分将抽象的量子概念转化为可操作的逻辑门和电路结构。我们清晰地描绘了量子逻辑门与酉矩阵之间的等价关系。 第三章：单比特与多比特量子门 本章系统介绍了构成通用量子计算的基础元素。首先是单比特门，如泡利门（Pauli Gates，$X, Y, Z$）、哈达玛门（Hadamard Gate, $H$），及其在产生叠加态和进行基底旋转中的作用。接着，我们重点讨论多比特门，特别是受控非门（CNOT Gate）——这是实现纠缠和构建通用量子计算的关键。我们将证明，通过一组适当的单比特门和CNOT门，可以构建出任意酉变换，从而确立了量子逻辑门的完备性。 第四章：量子线路模型与可逆计算 量子计算本质上是酉演化，这意味着所有量子操作都必须是可逆的。本章将介绍如何使用量子门来构建复杂的量子线路，并探讨如何用酉矩阵的分解理论来设计高效的量子算法线路。我们还将对比经典计算中常见的不可逆逻辑门（如AND门）与量子计算中对可逆性的要求，并引入Toffoli门等重要的可逆门族的结构。 第三部分：量子算法与信息处理范式 有了扎实的数学和逻辑基础，本部分将深入探讨量子计算能够超越经典计算的关键所在——即量子算法的设计思想和其理论上的加速潜力。 第五章：量子并行性与Shor算法 本章聚焦于量子计算中最著名的加速范例之一。我们将首先解释量子并行性的概念，即通过一次操作作用于叠加态上的所有输入，实现指数级的计算潜力。在此基础上，本书将详尽分解Shor算法（用于大数因子分解）的结构。我们将分析其核心组件，包括量子傅里叶变换（QFT）的构造和它如何有效地实现周期寻找，从而揭示该算法对现有公钥密码系统的颠覆性影响。 第六章：Grover搜索算法与优化问题 与Shor算法的指数加速不同，Grover算法提供了对无序数据库搜索问题的平方加速。本章详细阐述了Grover迭代器的物理意义，特别是“振幅放大”（Amplitude Amplification）技术。我们将分析其操作步骤，并讨论如何将该技术推广应用于解决更一般的二次加速优化问题。 第七章：量子模拟与物理系统的建模 超越通用计算的范畴，量子信息理论在模拟量子系统本身方面展现出独特的优势。本章介绍量子模拟器（Quantum Simulators）的概念，解释为什么用经典计算机模拟复杂的量子化学或凝聚态物理系统是指数困难的。我们将探讨如何使用量子计算机模拟费米子和玻色子系统，并讨论诸如变分量子本征求解器（VQE）等混合量子-经典算法在解决实际化学问题中的初步应用。 第四部分：物理实现与未来展望 理论的突破最终需要转化为可操作的硬件。本部分将关注实现可扩展量子计算所面临的工程挑战。 第八章：量子硬件的挑战与平台比较 本章将对当前主流的量子硬件实现平台进行全面而客观的比较。我们将分析超导电路（Transmon Qubits）、离子阱（Trapped Ions）、光子系统（Photonic Qubits）、中性原子阵列以及拓扑量子比特等不同方案的优缺点，重点考察其相干时间、门保真度、可扩展性和连接性。 第九章：退相干与量子纠错 实际的量子系统不可避免地会与环境发生相互作用，导致宝贵的量子信息丢失，即退相干（Decoherence）。本章将详细介绍退相干的物理机制及其对计算保真度的影响。随后，我们将引入量子纠错（Quantum Error Correction, QEC）的概念，这是构建容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computation, FTQC）的基石。本书将解析如表面码（Surface Code）等关键编码方案的原理，说明如何利用编码信息来检测和纠正由环境噪声引起的错误，从而使大规模计算成为可能。 结语： 《量子信息与计算基础》提供了一个全面、深入的视角，引导读者穿越量子力学的奇特领域，直抵下一代信息技术的核心。本书不仅是知识的传递，更是对读者逻辑思维和问题解决能力的训练。掌握这些基础，即是掌握了未来计算的语言。

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这本书的语言风格，用一种略带学术腔调但又保持了极佳可读性的方式展开，尤其在探讨新兴技术时，那种前瞻性让人感到兴奋。它没有固步自封于传统的影像学，而是花了相当大的篇幅去介绍PET/CT、PET/MR这些分子影像技术。书中对示踪剂的选择、放射性药物的药代动力学在影像学表现上的影响，描述得非常精炼和专业。我特别欣赏它对“功能性”与“形态学”影像结合的论述，强调了未来医学影像必然是多模态融合的趋势。例如，书中讨论了如何利用PET的代谢信息来指导CT或MRI的病灶定位，从而提高活检的准确率，或者评估放疗后的疗效。这种对未来发展方向的把握，让这本书不仅是记录历史的文献，更像是一份面向未来的操作手册。它鼓励读者保持批判性思维，不要迷信任何单一的检查结果，而是要综合运用不同技术的优势来构建一个全面的疾病视图，这一点对于身处快速发展期的医学领域而言，至关重要。

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这本书在介绍技术细节方面，那种追求极致的严谨态度，让人印象深刻。我尤其关注了磁共振成像（MRI）的部分，那里面的梯度场线圈、射频脉冲序列的描述，细致到几乎可以让人想象出那些复杂的硬件在体内是如何工作的。它没有简单地说“这是T1加权像”，而是深入探讨了为什么要选择特定的回波时间（TE）和重复时间（TR）来突出不同的组织对比度。这种对“为什么是这样”而不是“它就是这样”的探讨，对于真正想弄懂原理的人来说，是无价之宝。举个例子，书中对扩散加权成像（DWI）的解释，不仅提到了其在急性缺血性脑卒中中的高敏感性，还细致地剖析了表观弥散系数（ADC）图谱的意义，解释了为什么癌细胞密集区域的弥散受限会产生低信号。这种对底层机制的追根究底，使得我阅读时仿佛能透过屏幕看到信号的产生、采集和重构过程，而不是仅仅停留在最终的图像层面。这种深度的技术剖析，确保了读者构建的知识不是空中楼阁，而是建立在坚实的物理和数学基础之上的。

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作为一个对医学领域抱有浓厚兴趣的普通读者，我发现这本书最成功的地方在于它构建的“桥梁”作用。它巧妙地连接了晦涩的专业术语和我们日常能理解的健康概念。书中没有回避那些复杂的解剖分区和命名，而是通过大量清晰的手绘图和高质量的病例照片，将抽象的医学语言“可视化”了。我记忆最深的是关于心脏血管影像的章节，它用三维重建的视角，清晰地展示了冠状动脉的走向和狭窄的程度，让我对“搭桥手术”的必要性有了更直观的理解。这种以病人为中心的视角，使得这本书的阅读体验非常人性化。此外，书中对影像报告规范的介绍也很有价值，它教我们如何去理解医生在报告中使用的那些看似神秘的缩写和描述，比如“轻度实性改变”、“占位性病变”究竟意味着什么。总而言之，这本书不是高高在上的学术殿堂，而是一本实实在在、手把手教你如何看懂现代医学“眼睛”的书，对于提高大众的医学素养非常有帮助。

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这本关于现代医学影像技术的大部头，着实让我这个非科班出身的爱好者大开眼界。我最初是抱着了解一下CT、MRI这些“高科技”是怎么回事的心态翻开的，没想到它深入浅出地构建了一个完整的知识体系。书中对不同成像原理的阐述，比如X射线的穿透性、磁共振的核自旋效应，讲解得非常清晰，即便是复杂的物理学概念，也能通过恰当的比喻让人迅速抓住核心。尤其值得称赞的是，它没有停留在理论层面，而是大量配图展示了正常解剖结构与病理改变在各种影像模态下的具体表现。比如，通过对比不同时间窗的增强扫描，医生如何捕捉早期肿瘤的微小信号，书中对此的细节刻画，简直像是在教我们如何“阅读”一张医学图像。这种从基础物理到临床应用的无缝衔接，极大地满足了我对“技术如何服务于诊断”的好奇心。我特别喜欢它对“伪影”现象的分析，解释了为什么图像会出现条纹、漂移或者信号丢失，这让观看医学影像不再是盲目的“看图”，而是一门需要理解成像系统局限性的学问。对于任何希望深入了解现代诊断工具运作机制的读者来说，这本书提供了一个非常坚实且易于理解的起点。

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说实话，我刚拿到这本厚厚的书时，心里是有点打怵的，感觉像是在啃一块难啃的骨头。我以为它会是一本枯燥的教科书，充满了密密麻麻的公式和难以理解的缩写。但出乎意料的是，作者在组织结构上花了大量的心思。它不是简单地罗列检查项目，而是更侧重于“思维路径”。比如，它会先设定一个临床场景——“患者主诉是突发的腹痛，伴有黄疸”，然后引导读者依次思考：我们该用超声排除胆道梗阻，还是用增强CT来评估肝脏病灶？书中对各种检查的“适应症”和“禁忌症”的讨论非常到位，体现了一种非常实用的临床决策逻辑。我感觉自己像是在跟随一位经验丰富的主任医师在查房，每一步决策都有据可循，绝非是那种只告诉你“用A方法查B病”的简单指南。特别是关于介入放射学的章节，那部分内容简直是令人热血沸腾，描述了如何通过微创操作，用导管完成栓塞或引流，这已经跨越了纯粹的“影像诊断”范畴，触及到了“影像引导下的治疗”前沿。这本书的深度和广度，远超出了我对一本工具书的预期。

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真影像学，用脑子想象在学

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这门是在香港上的，终于逃过了人卫六版的阴影

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