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出版者:清华大学出版社

作者:熊华

出品人:

页数:216

译者:

出版时间:2003-8-1

价格:18.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302067412

丛书系列:

图书标签:

• 互联网
• 网络应用
• 上网技巧
• 电脑操作
• 网络安全
• 信息检索
• 在线服务
• 数字素养
• 基础教程
• 实用指南

好的，这是一份关于其他主题的图书简介，内容翔实，并确保不涉及您提到的《Internet应用与上网操作》一书的任何内容。 图书名称： 《量子计算前沿：原理、算法与未来挑战》 图书简介： 第一部分：量子力学基石与信息理论的融合 本书伊始，便深入浅出地构建了理解量子计算所需的理论框架。我们首先回顾了经典物理学在处理微观世界时的局限性，并引入了量子力学的基本原理。这部分内容并非停留在纯粹的数学推导，而是着重于解释叠加态（Superposition）和量子纠缠（Entanglement）这两个核心概念如何从根本上颠覆了经典信息处理的范式。我们详细剖析了薛定谔方程的物理意义，并阐述了如何利用这些奇特的量子特性来构建信息的基本单元——量子比特（Qubit）。 随后，我们进入了量子信息论的范畴。与经典信息论中依赖于比特（0或1）不同，量子信息强调概率幅和测量对量子态的坍缩效应。书中详尽讨论了量子态的描述、量子信道的概念，以及量子测量的不可克隆定理（No-Cloning Theorem）。这些基础知识是理解后续复杂算法的基石，为读者搭建了一个坚实的理论平台，使其能够准确把握量子计算区别于传统计算的本质差异。我们通过实例说明了，为何量子计算机的潜力不在于速度的线性提升，而在于对问题复杂度的指数级压缩。 第二部分：量子硬件的工程实现与物理载体 要实现量子计算的宏伟蓝图，必须克服严峻的工程挑战。本书的第二部分致力于探讨当前主流的量子硬件平台及其背后的物理原理和技术难点。 我们细致考察了超导量子比特（如基于约瑟夫森结的Transmon）的架构，分析了它们在极低温（毫开尔文级别）环境下运行的复杂性，以及如何通过微波脉冲进行精确的门操作。同时，对离子阱（Trapped Ions）技术进行了深入探讨，阐释了如何利用激光冷却和电磁场来囚禁和操控单个原子，实现极高的相干时间和保真度。 此外，本书也涵盖了其他新兴且极具潜力的实现路径，包括：拓扑量子计算（探讨其对局域扰动的内在鲁棒性）、光量子计算（利用光子的偏振或路径作为量子比特），以及中性原子阵列。在每种硬件平台上，我们都分析了其在退相干时间（Coherence Time）、门操作保真度（Gate Fidelity）和可扩展性（Scalability）方面的优势与瓶颈，为读者提供了一个清晰的硬件生态图景。特别是，我们详细讨论了量子比特的布线问题和错误纠正码在不同物理系统中实现的难度差异。 第三部分：核心量子算法的深度解析 量子计算的威力体现在其能够解决某些经典计算机无法有效处理的问题。本部分的重点是剖析那些已经展现出超越经典计算潜力的核心量子算法。 我们将从最基础的量子门集开始，解释通用量子计算的可行性。接着，我们着重讲解了Shor算法，详细拆解了其基于量子傅里叶变换（QFT）来分解大整数的数学逻辑，并明确指出它对现有公钥密码体系的颠覆性影响。紧随其后的是Grover搜索算法，它在非结构化数据库搜索中的平方加速优势被量化分析，帮助读者理解其适用范围与局限性。 此外，对于当前NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代至关重要的变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）被给予了大量篇幅。我们不仅解释了它们的迭代优化流程，还结合了化学模拟和组合优化问题的实例，展示了这些混合量子-经典算法在有限噪声环境下的实际操作流程和参数调优技巧。本书力求让读者不仅知道算法是什么，更要理解它们背后的优化策略和资源需求。 第四部分：量子计算的应用领域与未来展望 量子计算并非万能药，它将在特定领域展现出革命性的能力。本书的最后一部分聚焦于量子计算的实际应用场景及其面临的宏观挑战。 在材料科学与化学模拟方面，我们探讨了如何利用量子计算机精确模拟分子结构和电子态，加速新药研发和新型催化剂的设计，这远超经典密度泛函理论（DFT）的精度极限。在金融工程中，量子算法在风险分析、投资组合优化和期权定价方面的潜在优势被详细评估。 然而，通往“容错量子计算”（Fault-Tolerant Quantum Computing, FTQC）的道路依然漫长。我们专门辟出一章讨论量子错误修正（Quantum Error Correction, QEC）的理论深度，包括表面码（Surface Codes）等主流方案的编码与解码过程。最后，本书对量子计算的路线图进行了审慎的展望，分析了当前学术界、工业界和政府机构在算力竞赛中的策略布局，并探讨了量子霸权（Quantum Supremacy）之后，如何真正实现量子优势（Quantum Advantage），以及对社会结构、信息安全和基础科学研究带来的深远变革。 目标读者： 具备一定高等数学和基础物理学知识的理工科学生、研究人员、希望深入了解前沿计算技术的工程师以及对量子信息科学抱有浓厚兴趣的跨学科专业人士。本书旨在成为一本结合了理论深度、工程实践和未来视野的权威参考书。

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