具体描述
《信息处理与编码(修订本)》重点介绍信息处理的理论基础以及实现原理与方法。全书分两篇共计7章。其中第一篇重点讨论信息处理的理论基础：信息论，内容分为3章：无失真信源与信息熵，限失真信源与信息率失真R(D)函数，信道容量。第二篇主要讨论信息与通信系统中信息处理的主要原理、手段与方法，内容分为4章：信息与通信系统的优化，提高有效性的信源编码，提高安全性的密码，提高可靠性的信道编码。
《信息处理与编码(修订本)》在原版本的基础上增加了部分内容，并根据广大读者的要求，对书中的所有习题(除第4章)都提供了参考答案。全书概念清晰、文字流畅、深入浅出。
《信息处理与编码(修订本)》作为教育部理工类重点教材，供信息工程、通信工程及其相关专业使用，亦可作为信息
、通信、电子等部门教学、科研以及工程技术人员参考用书。
好的，这是一份关于一本名为《量子计算原理与应用前沿》的图书简介，该书内容与《信息处理与编码》完全无关。 《量子计算原理与应用前沿》图书简介 （全书约 850 页，涵盖理论基础、核心算法、硬件实现与未来展望） 第一部分：量子力学基础与计算模型构建 (约 250 页) 第 1 章：经典信息论与计算瓶颈 本章深入探讨经典信息论的基石——香农信息论，解析比特（Bit）的物理极限和图灵机的计算能力边界。我们首先回顾确定性计算的逻辑结构，继而引入概率和随机性在复杂问题求解中的作用。通过对 NP 难度的经典分析，为引入量子计算的必要性奠定理论基础。本章详细讨论了在处理大规模因子分解、优化问题和材料模拟等场景时，经典计算资源面临的指数级增长瓶颈。 第 2 章：量子力学基本原理回顾 本章是理解量子计算的先决条件。内容侧重于为计算科学家服务，而非物理学家的视角。重点介绍狄拉克符号（Bra-Ket Notation）及其在多粒子系统中的应用。详细阐述了叠加态（Superposition）、纠缠（Entanglement）和测量（Measurement）这三大核心量子现象。特别关注希尔伯特空间（Hilbert Space）的有限维度表示，以及如何用酉矩阵（Unitary Matrix）描述量子演化过程。本章通过多个实际的物理抽象模型，帮助读者建立从微观物理到抽象计算的桥梁。 第 3 章：量子比特与量子门 本章是量子计算的“汇编语言”。详尽剖析量子比特（Qubit）的数学构造，并系统梳理单量子比特门（如泡利门、Hadamard 门）和多量子比特门（如 CNOT、Toffoli 门）的定义、矩阵表示及其对量子态的影响。内容深入探讨了量子线路图（Quantum Circuit Diagram）的设计规范和可逆性要求。此外，本章还包含了对通用量子门集的讨论，论证了如何使用一组有限的量子门来逼近任意酉变换，这是实现通用量子计算的关键。 第 4 章：量子信息论与度量 区别于经典信息论，本章聚焦于量子信息特有的度量方式。详细介绍了量子纠错码（Quantum Error Correction Codes）的基本原理，包括 Shor 码和表面码（Surface Code）的初步概念，强调了量子退相干（Decoherence）对计算稳定性的挑战。同时，对量子信息熵（Von Neumann Entropy）和纠缠熵（Entanglement Entropy）进行了深入分析，探讨了这些度量在量化量子资源和信息不可克隆定理（No-Cloning Theorem）中的核心地位。 --- 第二部分：核心量子算法与复杂性理论 (约 300 页) 第 5 章：量子并行性与加速模型 本章深入探讨量子计算的核心优势来源——量子并行性。通过对 Grover 搜索算法的精细推导，清晰展示了平方级加速的来源，并详细分析了其在数据库搜索和优化问题中的实际适用性。随后，本章转向更具革命性的算法，系统讲解了 Shor 因子分解算法的原理，包括 QFT（量子傅里叶变换）在周期查找中的关键作用，并对其对公钥密码学的潜在颠覆性影响进行评估。 第 6 章：量子相位估计算法 (QPE) 与精确谱分析 QPE 是许多高级量子算法的基础模块。本章从傅里叶分析的角度，系统地介绍了 QPE 的构建流程，包括如何利用逆 QFT 提取特征值（Eigenvalue）。本章特别关注 QPE 在模拟费米子系统和精确求解薛定谔方程中的应用，并讨论了该算法对量子化学模拟的决定性意义。 第 7 章：变分量子本征求解器 (VQE) 与混合算法 面对当前含噪声中等规模量子（NISQ）设备的局限性，本章重点介绍变分量子算法。VQE 作为一种混合量子-经典优化策略，其结构、参数化量子线路（Ansatz）的设计以及经典优化器（如 COBYLA）的选择被详细剖析。内容还包括 QAOA（量子近似优化算法）在解决组合优化问题，如最大割（Max-Cut）问题上的性能评估与局限性分析。 第 8 章：量子复杂性理论 本章将计算理论的视角提升至量子层面。详细介绍了 BQP（有界误差量子多项式时间）复杂性类，并将其与经典复杂性类 P、NP、co-NP 等进行对比。探讨了量子计算是否能解决 NP 完全问题，以及“量子优越性”（Quantum Supremacy）的严格定义与实验验证标准。本章还涉及量子隐形传态（Teleportation）和超密编码（Superdense Coding）在信息传输中的地位，及其与复杂性理论的交织。 --- 第三部分：量子硬件实现与未来展望 (约 300 页) 第 9 章：超导电路量子计算平台 本章详细考察了当前主流的量子硬件实现技术——超导量子比特（Transmons）。内容涵盖了超导芯片的设计原理、微波脉冲控制技术、以及读取和校准过程。深入分析了量子比特间的耦合机制和如何实现高保真度的多比特门操作。本章还讨论了量子处理单元（QPU）的扩展性挑战，如走线密集化和散热管理。 第 10 章：离子阱与中性原子系统 除超导平台外，本章重点剖析了离子阱量子计算的物理基础。通过激光冷却和囚禁技术，解析了离子作为量子比特的优势（如长相干时间和高连接性）。深入介绍了 Mølmer–Sørensen 门在离子阱中的实现方式。同时，对基于里德伯格（Rydberg）态的中性原子阵列作为可扩展计算平台的前景和面临的挑战进行了系统评估。 第 11 章：量子网络与容错计算 量子计算的未来不仅在于单机性能，更在于量子网络。本章探讨了量子中继器（Quantum Repeater）的设计思想，重点介绍如何利用纠缠交换（Entanglement Swapping）实现远距离量子通信。在容错计算方面，本章详述了表面码的拓扑结构、逻辑比特的编码过程以及错误检测与恢复的实时反馈机制，为构建通用、大规模容错量子计算机提供理论蓝图。 第 12 章：量子计算的跨学科应用前沿 本章展望了量子计算在各个垂直领域的最新研究进展。包括量子机器学习（QML）中用于特征提取和分类的量子内核方法；在金融领域，利用量子振幅放大解决投资组合优化问题；以及在材料科学中，使用哈密顿量模拟精确预测新材料的基态能量和反应路径。本章强调了软件栈、编译器优化与特定领域应用需求的深度整合。 目标读者： 计算机科学、物理学、应用数学、电子工程等领域的本科高年级学生、研究生、科研人员及对前沿计算技术感兴趣的工程师。 学习本书所需背景： 扎实的线性代数基础，熟悉经典计算原理，具备基础的概率论知识。无需深厚的量子物理背景，书中有详尽的铺垫。
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