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出版者:西安电子科技大学出版

作者:刘守义

出品人:

页数:302

译者:

出版时间:2002-8

价格:24.00元

装帧:平装

isbn号码:9787560611464

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• 应用开发
• 电子技术
• 微控制器
• C语言
• 硬件设计
• 实践教程
• 电路原理
• 技术参考

好的，这里为您构思一份针对另一本特定主题图书的详细简介，该主题与“单片机应用技术”无关，内容将力求自然、深入。 --- 《量子信息学导论：从基础理论到前沿应用》 作者： 艾伦·V. 钱德勒 出版社： 黎明科学出版社 ISBN： 978-7-5063-9876-X --- 内容概述 《量子信息学导论》是一部面向高等院校物理、计算机科学、电子工程及相关专业高年级本科生和研究生的权威性教材。本书旨在系统、全面地介绍量子信息科学这一新兴交叉学科的核心概念、基本原理、关键技术及其在未来计算、通信和传感领域中的颠覆性潜力。本书摒弃了过于繁复和晦涩的纯数学推导，转而采用一种以物理图像为基础，紧密结合信息论框架的教学方法，确保读者能够深入理解量子世界如何被用来处理信息。 本书的结构清晰，逻辑递进严密，从物理学的基础概念出发，逐步过渡到信息科学的抽象建模，最终汇聚于实际应用的可能性。全书共分十二个章节，并辅以大量的例题、思考题和前沿研究方向的简要介绍。 第一部分：量子基础与信息理论的融合（第1-4章） 第1章：经典信息论的回顾与展望 本章首先对香农信息论进行回顾，建立经典信息处理的数学框架，包括熵、信道容量和编码理论。随后，引入“信息”在物理学中的本体论地位，为向量子信息领域的过渡奠定基础。重点讨论了经典比特的局限性以及对超越经典极限信息处理的需求。 第2章：量子力学的基本原理 本章是全书的基石。它详细阐述了适用于量子信息学的物理基础，包括态矢量、希尔伯特空间、算符（厄米算符、酉算符）的定义。重点讲解了量子叠加原理、测量公设（波函数坍缩、概率解释），以及量子态的演化（薛定谔方程与时间演化算符）。本章将引入狄拉克符号（Bra-Ket Notation）作为核心数学语言，并提供充足的二维量子系统（如自旋1/2粒子）的具体实例。 第3章：量子比特（Qubit）与量子态的描述 本章将经典比特（0或1）的概念推广至量子比特。详细介绍了布洛赫球模型，用几何直观来理解单量子比特的任意纯态。随后，深入探讨混合态（Density Matrix）的概念，解释其在描述开放系统或不完全制备态时的必要性。本章还包括量子态的张量积表示法，为多比特系统做准备。 第4章：量子操作与酉演化 量子计算的核心在于对量子态的精确操控。本章系统介绍了量子门（Quantum Gates）的概念，将其视为酉矩阵操作。详细分析了基本单比特门（Pauli X, Y, Z, Hadamard门）和关键双比特门（如CNOT, CZ, SWAP门）的功能和物理意义。本章尤其强调了通用量子门集的存在性，证明了仅需有限的几类量子门即可实现任意酉变换。 第二部分：多体系统、纠缠与量子算法（第5-8章） 第5章：多量子比特系统与纠缠态 纠缠是量子信息区别于经典信息的本质特征。本章深入剖析了多量子比特系统的张量积结构，并定义了纠缠的概念。重点介绍了贝尔态（Bell States）——最大纠缠态，并学习如何使用“纠缠度”来量化一个量子态的纠缠程度（如冯·诺依曼熵）。本章讨论了纠缠的非定域性（Non-locality）及其与经典关联的区别。 第6章：量子测量与量子隐形传态 本章关注量子信息的输入与输出过程。详细讨论了投影测量、弱测量和反向演化（Post-selection）。核心内容是量子隐形传态（Quantum Teleportation）的完整协议，包括所需经典信道和共享纠缠资源。此外，还将介绍量子态的不可克隆定理（No-Cloning Theorem），及其在量子安全通信中的重要性。 第7章：量子计算模型与可逆计算 本章将理论操作转化为具体的计算模型。介绍图灵机到量子图灵机的概念推广。重点讨论基于电路模型的量子计算，包括量子线路图的绘制与分析。同时，探讨了可逆计算的必要性，并介绍了Toffoli门等关键的可逆经典逻辑门如何嵌入到量子计算框架中。 第8章：核心量子算法导论 本章展示了量子计算的“威力”所在。首先，详细解析了Deutsch-Jozsa算法，作为第一个展示量子优势的算法。随后，深入探讨Grover搜索算法，分析其平方加速的来源及其在非结构化搜索问题中的应用。最后，对Shor分解算法的原理进行高层次的介绍，阐述其对现代公钥密码体系的潜在威胁。 第三部分：前沿应用与物理实现（第9-12章） 第9章：量子密码学与量子密钥分发（QKD） 本章专注于量子信息最成熟的应用——安全通信。详细介绍基于量子力学的密码学原理，重点剖析BB84协议的安全性基础，解释其如何利用量子力学原理（如测量对态的干扰）来检测窃听行为。同时介绍E91协议和设备无关QKD（Device-Independent QKD）的概念。 第10章：量子模拟与物理系统建模 超越纯粹的信息处理，本章探讨如何利用可控的量子系统来模拟复杂的、难以用经典计算机处理的物理问题。介绍费曼（Feynman）关于用量子系统模拟另一个量子系统的构想。讨论在凝聚态物理、高能物理以及材料科学中，量子模拟器（如超冷原子阵列）的应用潜力。 第11章：物理实现的技术挑战 本章将理论与工程实际联系起来。系统地回顾了当前主流的量子计算平台，包括超导电路、囚禁离子、光子系统、拓扑量子比特以及半导体量子点。对每种平台的优势（如相干时间、可扩展性、门保真度）和面临的主要工程挑战（如退相干、操控精度）进行对比分析。 第12章：量子容错与未来展望 量子计算机极其容易受到环境噪声的干扰，本章介绍克服这些限制的方法。重点讲解量子纠错码的基本思想，包括Shor码和表面码（Surface Codes）的结构和作用。最后，对量子计算的近期发展路线图、NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代的策略以及通用容错量子计算的远景进行展望。 本书特色 1. 物理直观与数学严谨性的平衡： 避免陷入纯数学的泥潭，通过大量的布洛赫球图示和物理类比，帮助读者建立清晰的量子图像。 2. 覆盖面广： 不仅限于量子计算，还涵盖了量子通信和量子测量理论，为跨学科研究打下坚实基础。 3. 强调“为什么”： 对每一个关键概念（如纠缠、测量、不可克隆性）的出现，都追溯其在信息论层面上的必要性。 4. 案例驱动： 章节中穿插了对著名实验（如贝尔不等式检验）的分析，将理论与实验发现紧密结合。 适用读者对象： 对物理学有扎实基础，并希望探索下一代信息技术前沿的理工科学生和研究人员。阅读本书，您将获得进入量子信息科学核心领域的钥匙。

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