微型计算机技术及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:戴梅萼

出品人:

页数:144

译者:

出版时间:1997-12-01

价格:8.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302020875

丛书系列:

图书标签:

• 微型计算机
• 计算机技术
• 应用
• 电子技术
• 信息技术
• 硬件
• 软件
• 计算机基础
• 实践
• 教学

好的，这是一本关于量子计算基础与前沿研究的图书简介，与《微型计算机技术及应用》的内容完全无关： --- 图书名称：量子计算基础与前沿研究 导言：超越比特的计算范式 在信息时代的浪潮中，经典计算机已将人类文明推向了前所未有的高度。然而，面对分子模拟、新材料设计、复杂系统优化乃至人工智能的极限挑战时，基于二进制逻辑的冯·诺依曼架构正逐渐显露出其固有的性能瓶颈。量子计算，这一根植于量子力学基本原理的新兴计算范式，正以其颠覆性的潜力，承诺解决那些对现有超级计算机而言依然遥不可及的“硬核”难题。 本书《量子计算基础与前沿研究》旨在为理工科背景的读者，特别是那些希望深入了解量子信息科学核心概念、主流硬件平台及其最新应用进展的专业人士和高阶学生，提供一套全面、深入且结构清晰的知识体系。我们避开了对微型电子学和传统计算机体系结构的赘述，专注于量子信息世界的奇特规则与工程实现。 第一部分：量子计算的理论基石 本部分是构建读者量子计算认知体系的必要前提，重点讲解了支撑量子计算的物理学和数学基础。 第一章 量子力学基础回顾： 本章首先回顾了量子力学的核心概念，包括希尔伯特空间（Hilbert Space）、态矢量、算符（Operators）、本征值问题以及量子态的线性叠加原理。我们着重强调了这些抽象概念在信息处理中的具体意义，为理解量子比特（Qubit）的特性奠定基础。 第二章 量子比特与量子态描述： 详细阐述了量子比特作为信息基本单元的定义，并引入了布洛赫球（Bloch Sphere）模型，直观展示单比特的状态空间。随后，深入探讨了多量子比特系统的张量积结构，以及量子纠缠（Entanglement）作为核心资源的数学描述（如贝尔态）。本章强调纠缠态的非定域性，这是量子计算区别于经典计算的根本特征。 第三章 量子门与量子电路： 量子门是量子计算的操作工具。本章系统介绍了基本的单比特量子门（如泡利门集、Hadamard门）和多比特门（如 CNOT、Toffoli 门）。特别地，我们将分析这些门如何在布洛赫球上产生旋转效应，并探讨通用量子门集的完备性。最后，引入了量子电路图的绘制规范和信息流分析方法。 第四章 量子信息论基础： 讨论了量子信息处理的度量标准。内容包括量子信息熵（Von Neumann Entropy）、量子相干性（Coherence）的量化，以及量子信道容量等前沿概念。这部分内容为理解量子隐形传态、量子密钥分发等高级应用提供了理论框架。 第二部分：核心算法与应用潜力 本部分是本书的核心，聚焦于展示量子计算“超越经典”潜力的关键算法，并分析其在不同领域的实际应用前景。 第五章 量子并行性与搜索算法： 详细解析了格罗弗搜索算法（Grover’s Algorithm）的工作原理，阐明其如何通过振幅放大技术，实现对非结构化数据库的二次加速。我们将通过算例展示其迭代步骤，并讨论其在数据库搜索和优化问题中的潜在应用。 第六章 因子分解与密码破译： 深入剖析了肖尔算法（Shor’s Algorithm）的数学结构，特别是其依赖的量子傅里叶变换（QFT）模块。本章着重分析了该算法对现行公钥加密体系（如RSA）的颠覆性威胁，并探讨了后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）的应对策略。 第七章 量子模拟： 这是当前量子计算最具前景的应用领域之一。本章讲解了变分量子本征求解器（VQE）和量子相估计（QPE）算法，如何用于精确模拟分子哈密顿量、预测化学反应路径和材料的电子结构。我们将讨论如何将连续时间的薛定谔方程映射到有限尺寸的量子处理器上。 第八章 量子优化与机器学习： 探讨了量子退火（Quantum Annealing）与量子近似优化算法（QAOA）在解决组合优化问题（如旅行商问题、最大割问题）中的应用。同时，本部分也概述了量子支持向量机（QSVM）和量子神经网络（QNN）等概念，分析了当前噪声中等规模量子（NISQ）设备下的可行性。 第三部分：量子硬件平台与工程挑战 要实现理论上的计算能力，必须依赖稳定且可扩展的物理实现。本部分聚焦于当前主流的量子硬件技术及其工程难度。 第九章 超导电路量子计算： 详细介绍基于约瑟夫森结的量子比特（Transmon Qubit）的原理、读出机制和操控方法。着重分析了实现高相干时间、高保真度门操作所面临的微波控制、低温环境（稀释制冷机）以及串扰抑制的工程难题。 第十章 囚禁离子与光量子计算： 探讨了囚禁离子（Trapped Ions）技术如何利用激光冷却和电磁场实现高度精确的量子比特控制，并讨论其在全连接性方面的优势。随后，介绍了光量子计算（如基于线性光学元件和单光子源）的独特优势和在扩展性上遇到的挑战。 第十一章 容错量子计算与错误修正： 强调了量子计算固有的脆弱性——退相干与噪声。本章系统介绍了量子错误修正码（QECC）的基本概念，特别是表面码（Surface Code）的拓扑保护机制。我们将阐述如何构建逻辑量子比特，以及实现容错计算所需要的巨大物理比特开销。 第十二章 噪声中等规模量子（NISQ）时代的实践： 针对当前设备限制，本章提供了实用指导，包括如何对量子电路进行误差缓解（Error Mitigation）技术，如何进行量子电路的深度优化以适应有限的量子比特连接性和深度限制，以及如何使用主流的量子编程框架（如 Qiskit, Cirq）进行实际编程实验。 结论：展望未来 《量子计算基础与前沿研究》不仅是一本理论教程，更是一份通往未来计算领域的路线图。通过深入剖析理论、算法和硬件实现，我们希望读者能清晰地认识到量子计算的巨大潜力，理解当前面临的严峻工程挑战，并为下一代信息技术的突破做好准备。本书为读者搭建了从基础物理到尖端工程的完整知识桥梁，旨在培养具备量子思维的下一代科学家与工程师。 ---

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