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出版者:美鐘

作者:預官叢書

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003年09月01日

价格:NT$ 420

装帧:

isbn号码:9789578727236

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
• 计算机基础
• 信息技术
• 入门教程
• 科普
• 数字技术
• 编程基础
• 硬件
• 软件
• 网络

好的，这是一份关于《量子计算导论与前沿》的图书简介，完全不涉及《计算机概论大全》的内容，力求详实、专业且自然流畅。 --- 量子计算导论与前沿 突破硅基极限，探索信息的新疆域 作者： 张宏宇 教授 / 李文静 博士 出版社： 科学前沿出版社 ISBN： 978-7-5000-0000-0 定价： 188.00 元 --- 内容概述 在经典信息技术面临摩尔定律瓶颈的今天，量子计算以前所未有的速度和潜力，预示着一场信息处理领域的颠覆性革命。《量子计算导论与前沿》是一部系统、深入且紧跟时代脉搏的权威著作，它旨在为物理学、计算机科学、数学、电子工程等领域的专业人士、高年级本科生及研究生，提供一个从基础原理到尖端应用的全面知识框架。 本书不仅详尽阐述了量子力学中支撑量子计算的核心概念，更聚焦于如何将这些抽象原理转化为可操作的计算模型和算法，并讨论了当前量子硬件的工程实现挑战与最新进展。全书结构严谨，论证清晰，力求在深度与可读性之间取得完美平衡。 第一部分：量子力学基础与信息论（The Quantum Foundations） 本部分为理解量子计算搭建了坚实的理论基石，避免了传统物理教材的冗余，专注于计算相关性原理。 第一章：量子力学的数学结构复习 本章回顾了量子力学中必需的数学工具，重点在于狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的精细应用。详细介绍了 Hilbert 空间、线性算符、自伴随算符的性质及其在量子态描述中的作用。特别强调了密度矩阵的概念及其在处理开放量子系统和噪声环境下的重要性。 第二章：量子比特（Qubit）的表征与演化 超越经典比特的0和1，本章深入剖析了量子比特的本质。利用布洛赫球（Bloch Sphere）模型直观展示了单量子比特的任意态的几何意义。随后，系统阐述了量子态的演化——由幺正算符（Unitary Operators）控制，详解了著名的 Pauli 矩阵及其在量子门集中的核心地位。 第三章：纠缠与量子信息学的核心资源 纠缠（Entanglement）是量子计算区别于经典计算的决定性特征。本章详细解析了贝尔态（Bell States）的构造与测量，探讨了纠缠熵在量化纠缠程度上的应用。此外，还引入了量子隐形传态（Quantum Teleportation）和超密编码（Superdense Coding）等基本协议，展示了纠缠作为信息传输与处理资源的能力。 第四章：量子电路模型与测量理论 量子计算通过一系列量子逻辑门（Quantum Gates）构成的量子线路进行操作。本章系统梳理了基本的单比特门（如Hadamard门、旋转门）和多比特门（如CNOT门、Toffoli门），并论证了通用量子门集的存在性。测量理论部分深入探讨了波函数坍缩的概率解释，以及弱测量和量子后选择等前沿概念。 第二部分：核心量子算法与复杂度（Algorithms and Complexity） 本部分是全书的技术核心，旨在教会读者如何设计和分析具有量子加速潜力的算法。 第五章：量子并行性与Deutsch-Jozsa算法 本章首次展示了量子计算在特定问题上的指数级加速。通过对 Deutsch-Jozsa 算法的详尽推导，清晰揭示了量子并行性（Quantum Parallelism）的概念，并对比了其与经典算法的效率差异。 第六章：Shor算法：对因数分解的革命 Shor算法是量子计算的“杀手级应用”之一。本章采用模块化的方式，首先介绍量子傅里叶变换（Quantum Fourier Transform, QFT）及其高效性，然后通过周期查找问题（Period Finding Problem）的求解过程，完整重构了 Shor 算法的实现步骤，并讨论了其实际应用中对容错量子计算机的要求。 第七章：Grover搜索算法与近似优化 对于无结构搜索问题，Grover算法提供了平方根级别的加速。本章不仅分析了 Grover 迭代操作的几何意义（在布洛赫球或更高维空间中的旋转），还扩展讨论了其在振幅放大（Amplitude Amplification）框架下的应用，例如在解决NP问题近似算法中的潜力。 第八章：量子模拟与变分方法 本章将视角转向物理与化学的交叉领域。详细介绍了量子相位估计（QPE）在模拟哈密顿量演化中的作用。随后，重点阐述了变分量子本征求解器（Variational Quantum Eigensolver, VQE）等混合量子-经典算法的架构，这是NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代最主要的计算范式。 第三部分：硬件实现与前沿挑战（Hardware and Frontiers） 本部分聚焦于如何将理论转化为现实的物理系统，以及当前研究面临的瓶颈与未来方向。 第九章：主流量子硬件平台技术 本章对当前主流的量子计算硬件平台进行了深入的技术剖析，包括： 1. 超导电路量子比特（Superconducting Qubits）： 重点分析了Transmon Qubit的设计、读出机制以及微波控制技术。 2. 离子阱系统（Trapped Ions）： 讨论了激光冷却、量子比特编码（如Mølmer–Sørensen门）及其高保真度的优势。 3. 拓扑量子计算（Topological Quantum Computing）： 介绍了非阿贝尔任意子的理论基础及其对抵抗局部噪声的内在鲁棒性。 4. 光量子计算（Photonic Quantum Computing）： 探讨了基于线性光学元件和单光子源的实现路径。 第十章：量子噪声、错误与容错机制 量子退相干（Decoherence）是量子计算的最大敌人。本章详细分析了退相干的物理来源（如弛豫和去相位），并系统介绍了量子误差修正（Quantum Error Correction, QEC）的基本原理，重点解析了表面码（Surface Code）的结构、阈值和实现要求。 第十一章：量子机器学习与未来展望 量子计算与人工智能的结合是研究热点。本章探讨了量子支持向量机（QSVM）、量子神经网络（QNN）等模型的构建，并分析了如何利用量子特性加速大规模数据的处理。最后，本书对未来十年量子计算技术的发展趋势，包括“量子霸权”之后的实际应用落地、量子网络构建以及通用量子计算机的路线图进行了审慎的展望与评估。 --- 本书特色 1. 深度与广度兼备： 覆盖了从基础物理到前沿算法和硬件工程的完整链条。 2. 计算驱动： 所有物理概念的引入都紧密围绕其在信息处理中的应用展开，避免不必要的物理细节。 3. 丰富的数学推导： 提供了大量详细的公式推导和案例分析，确保读者能够亲手验证算法的有效性。 4. 面向前沿： 对NISQ时代算法（如VQE、QAOA）和新兴硬件的讨论，保证了内容的实时性和指导价值。 本书是致力于构建下一代信息技术蓝图的科研人员、工程师和高层次学生的必备参考书。

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这本《計算機概論大全》的装帧设计相当吸引人，封面采用了一种略带复古的深蓝色调，配以简洁的银色字体，给人一种沉稳而专业的印象。我是在一个偶然的机会下，在一家老牌书店里翻到它的。当时我对计算机科学领域了解不深，只是想找一本能系统性入门的读物，但市面上很多同类书籍要么过于学术化，要么过于浅显，难以找到一个恰当的平衡点。拿到这本书时，首先映入眼帘的是它那厚实的纸张和清晰的排版，内页的图文排布也十分讲究，即便是对于初学者来说，也不会感到视觉上的疲劳。我特别欣赏它在章节划分上的逻辑性，从最基础的二进制概念讲起，逐步过渡到硬件架构、操作系统原理，最后触及到一些前沿的网络技术和编程范式。这种循序渐进的结构，让读者能够建立起一个坚实的知识框架，而不是零散地记住一些孤立的术语。例如，在讲解CPU的工作原理时，书中不仅配有详细的结构图，还用生动的比喻来解释指令周期的执行过程，这种教学方式极大地降低了理解复杂概念的门槛。总的来说，从物理体验到内容编排，这本书都展现出了一种对读者负责的态度，让人愿意沉下心来细细品读。

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作为一名非计算机专业的学生，我最初购买这本书是抱着“壮士断腕”的决心，希望能啃下一块硬骨头，建立起对数字世界的宏观认知。坦白说，这本书的难度曲线是存在的，尤其是在涉及低层级的内存管理和操作系统内核交互时，我需要反复阅读好几遍才能勉强理解。但正是这种挑战性，让我感受到了知识的厚重感。书中对不同编程语言范式（如面向对象、函数式、逻辑式）的对比分析，非常到位，它没有偏袒任何一种语言，而是客观地阐述了它们各自适用的场景和设计哲学，这对于我未来选择专业方向非常有帮助。另外，这本书在细节的处理上也非常到位，比如在讨论网络协议栈时，它不仅仅是罗列TCP/IP的层次结构，还会通过一个实际的数据包传输实例，清晰地展示数据是如何从应用层封装、穿越物理介质，最终在接收端层层解封装的过程。这种场景化的教学，远比干巴巴的理论要有效得多。它是一本真正需要读者投入时间和精力的好书。

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说实话，我通常对“大全”这类标题的书籍持保留态度，总觉得它们容易流于表面，什么都想讲但什么都不精。然而，《計算機概論大全》成功地打破了我的这一偏见。它的语言风格非常平易近人，仿佛一位经验丰富的老教授在跟你耳提面命。我记得我一开始对“编译原理”那块内容感到非常头疼，那些BNF范式和自动机理论总是让人望而却步。但这本书的处理方式非常巧妙，它没有直接抛出复杂的数学模型，而是先用一个非常简单的算术表达式作为例子，一步步展示词法分析、语法分析到中间代码生成的全过程，直到我能清晰地勾勒出抽象语法树（AST）的构建流程。这种“以小见大”的叙事手法，极大地增强了学习的代入感。更让我惊喜的是，书中还穿插了一些关于计算机伦理和信息安全基础知识的探讨，这在很多纯粹的技术书中是常常被忽略的维度。这本书的价值在于它提供了一个全面的视角，让学习者明白，计算机科学不仅仅是代码和逻辑，它更是一种影响社会和生活的基础设施。

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我对技术书籍的评价往往非常苛刻，因为它直接关系到我工作效率的提升。这本书的真正价值在于其内容的深度和广度，它似乎囊括了从上世纪计算机诞生之初到当前主流技术栈的演变历程，但难能可贵的是，它并没有陷入简单的历史罗列，而是着重分析了每项关键技术背后的设计哲学和权衡取舍。我最欣赏的是它在讨论软件工程部分时，没有停留在僵硬的瀑布模型或敏捷宣言的表面，而是深入剖析了不同开发方法论在特定项目背景下的适用性和局限性，甚至引用了一些经典失败案例进行反思。这种批判性的思维引导，对于我们这些身处高压开发环境的从业者来说，是极其宝贵的。它不仅仅是“教你怎么做”，更是“告诉你为什么要这么做，以及不这么做可能导致什么后果”。书中对数据结构和算法的讲解部分，更是达到了教科书级别的水准，不仅给出了代码实现，还详细分析了时间复杂度和空间复杂度的优化路径，让人能迅速将理论知识转化为实际编码能力。阅读完相关章节后，我立刻回顾了手头项目中一个性能瓶颈点，发现书中提供的思路确实可以有效解决问题。

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我很少对一本书给予如此高的评价，尤其是在这个信息爆炸、知识更新极快的时代。这本书最让我感到震撼的是它对于“抽象”这一核心概念的诠释。计算机科学的精髓，在我看来，就是不断构建和利用不同层次的抽象来解决复杂问题。这本书在讲解硬件与软件的交界面时，就将抽象层次的递进关系阐释得淋漓尽致，从晶体管开关到机器指令集，再到汇编语言，最后过渡到高级语言的封装，每一步都清晰地展示了上层如何建立在下层可靠的基础之上。这种结构化的思考方式，对任何领域的工作都有启发作用。而且，书中对一些经典算法如排序、搜索、图论的处理，不仅提供了标准的解法，还探讨了如何根据实际硬件特性（如缓存命中率）来优化这些算法，这体现了作者对理论与实践结合的深刻理解。这本书的价值，已经超越了一本“概论”，它更像是一份指导我们如何建立严谨、系统化思维方式的路线图。它教会我的，远不止于计算机知识本身。

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