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出版者:人民邮电出版社

作者:乔恩·爱德尼

出品人:

页数:290 页

译者:

出版时间:2006年2月1日

价格:39.0

装帧:平装

isbn号码:9787115137982

丛书系列:

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书籍简介：《量子计算导论与前沿应用》 书籍名称： 量子计算导论与前沿应用 作者： [虚构作者姓名 A] [虚构作者姓名 B] 出版社： [虚构出版社名称] 出版年份： 2024年 --- 核心内容概述 本书旨在为具备扎实的线性代数和基础物理学知识的读者，提供一套全面、深入且与时俱进的量子计算理论框架和实际应用指南。我们避免了对传统信息安全（如无线局域网安全）的任何探讨，而是将焦点完全集中在下一代计算范式——量子计算的原理、实现技术、算法设计及其在尖端科学领域的潜在突破。 全书结构设计遵循“理论基础—核心技术—关键算法—前沿探索”的逻辑递进路线，确保读者不仅能理解量子计算的“是什么”，更能掌握“如何做”以及“未来将如何发展”。 第一部分：量子计算的数学与物理基石（第1章至第4章） 本部分是理解量子计算的理论前提，我们将从根本上阐述其区别于经典计算的独特数学结构和物理实在。 第1章：经典信息与量子信息学的范式转换 本章首先回顾经典比特（Bit）的概念及其局限性，随后引入量子比特（Qubit）作为核心研究对象。重点阐述了Dirac符号（Bra-Ket Notation）的严格定义及其在描述量子态空间中的作用。我们将详细解析复数向量空间、希尔伯特空间（Hilbert Space）的基本概念，以及如何利用张量积来构建多比特系统的状态空间，为后续的纠缠态分析打下基础。 第2章：量子力学的基本公设与算符 本章深入讲解支撑量子力学的五大基本公设，包括态矢量表述、演化规律（薛定谔方程）、测量公设（Born规则）及其带来的概率性。我们聚焦于量子力学中的可观测量如何映射到自伴算符（Hermitian Operators），并详细介绍如泡利矩阵（Pauli Matrices）等基础算符的性质及其在单比特操作中的应用。 第3章：单比特和多比特的量子门 量子计算的执行依赖于幺正变换（Unitary Transformations）。本章系统梳理了构建通用量子计算所需的最小门集。内容涵盖单比特门（如Hadamard门、旋转门 $R_x, R_y, R_z$）以及最重要的双比特门，特别是受控非门（CNOT）和SWAP门。我们将严格论证为什么CNOT门是实现量子纠缠和构建通用量子电路的关键。此外，本章还探讨了量子线路图（Quantum Circuit Diagrams）的标准绘制规范。 第4章：量子纠缠的深度解析 纠缠是量子计算区别于经典计算的最核心资源。本章将超越概念层面，使用数学工具量化纠缠的强度。我们详细介绍贝尔态（Bell States）的构造及其重要性，并引入冯·诺依依曼熵（Von Neumann Entropy）和纠缠熵（Entanglement Entropy）等指标来精确衡量系统的纠缠程度。对EPR佯谬的讨论将帮助读者理解纠缠的非定域性（Non-locality）。 第二部分：量子硬件的实现路径与挑战（第5章至第6章） 本部分将目光投向物理层面，探讨当前主流的量子硬件平台，分析其工程实现难度和物理限制。 第5章：主流量子比特技术路线 本章对比分析了当前研发最活跃的几种量子比特技术：超导电路量子比特（Transmon Qubits）的工作原理、优点与退相干挑战；离子阱（Trapped Ions）如何利用激光实现高保真度操作；拓扑量子比特（Topological Qubits）的抗噪声潜力；以及半导体量子点（Quantum Dots）在扩展性上的前景。每一项技术都将配以详细的能级结构图和操作示意图。 第6章：噪声、错误与容错量子计算 量子系统极易受到环境干扰而损失量子特性，即退相干（Decoherence）。本章系统介绍噪声模型的分类（如Bit-flip和Phase-flip），以及如何通过量子纠错码（Quantum Error Correction Codes, QEC）来缓解这些问题。我们将深入探讨表面码（Surface Code）的结构、逻辑比特的编码方式以及实现容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computation, FTQC）所需要的资源开销。 第三部分：核心量子算法的原理与构建（第7章至第9章） 本部分是本书的算法核心，重点剖析那些在理论上超越经典算法的量子程序。 第7章：加速搜索与优化：Grover算法 Grover算法是量子计算领域最著名的“平方加速”范例。本章将详细推导Grover算法的迭代步骤，包括振幅放大（Amplitude Amplification）的过程。我们将通过几何可视化（如在二维平面上的旋转操作）来直观解释其工作机制，并分析其在无结构数据库搜索中的实际加速比。 第8章：量子化学与材料模拟：VQE与QPE 量子计算在模拟量子系统方面具有天然优势。本章聚焦于变分量子本征求解器（Variational Quantum Eigensolver, VQE），解释其混合量子-经典迭代流程，以及如何将其应用于寻找分子的基态能量。同时，也将介绍量子相位估计算法（Quantum Phase Estimation, QPE）在精确计算本征值方面的潜力，并探讨其对硬件精度的高要求。 第9章：颠覆性的因子分解：Shor算法 Shor算法是量子计算理论中最具影响力的算法之一，因为它直接威胁到现有的公钥加密体系。本章将分步解析该算法的构造，重点讲解量子傅里叶变换（Quantum Fourier Transform, QFT）的细节，以及如何利用周期查找子程序（Period Finding Subroutine）来高效计算模指数运算的周期，最终实现大数因子分解。 第四部分：量子计算的前沿交叉应用（第10章至第11章） 本部分将探讨量子计算技术在金融、优化和人工智能等领域的前沿研究方向。 第10章：量子机器学习（QML） 本章探讨如何将量子计算应用于数据科学。内容包括量子支持向量机（QSVM）、量子神经网络（QNN）的架构设计。我们将讨论量子特征映射（Quantum Feature Mapping）如何可能在希尔伯特空间中实现对数据的非线性处理，从而在特定数据集上获得超越经典方法的潜力。 第11章：组合优化与量子退火 除了通用电路模型，量子退火（Quantum Annealing）提供了一种解决特定组合优化问题的替代方案。本章将介绍基于Ising模型的构建方法，详细阐述如何将如旅行商问题（TSP）等映射为QUBO（Quadratic Unconstrained Binary Optimization）问题，并通过量子隧道效应实现全局最优解的搜索。 --- 目标读者： 计算机科学、物理学、数学、电子工程等相关专业的研究生、高年级本科生，以及希望转向量子技术研发领域的专业工程师。 本书特色： 本书严格聚焦于量子信息科学和计算领域，不涉及任何关于经典通信网络、操作系统或传统信息安全的讨论。所有算法均提供详细的数学推导和电路实现逻辑，并对前沿研究中的局限性进行了客观的分析和展望。

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初次翻开这本书，我便被其内容所吸引，它像一本精心编排的“武林秘籍”，传授着如何在数字世界中守护一方平安的绝技。作者的语言风格非常流畅，他将那些看似深奥的技术原理，用一种非常形象生动的方式呈现出来，仿佛在讲述一个个引人入胜的江湖故事。我特别喜欢书中对无线网络安全漏洞的剖析，从常见的弱密码问题到一些更隐蔽的协议缺陷，每一种都被分析得头头是道，让我对无线网络中存在的潜在危险有了更加清晰的认识。书中还详细介绍了各种攻击手段的演练过程，从简单的网络嗅探到更复杂的中间人攻击，都进行了详实的讲解，让我能够从攻击者的视角去理解网络安全。更重要的是，作者并没有停留在“揭露问题”，而是花费了大量的篇幅来讲解如何“化解危机”。他对无线网络安全配置的建议，从SSID的隐藏到MAC地址过滤的设置，再到加密模式的选择，都提供了非常实用的指导。读完这本书，我感觉自己已经掌握了一套应对无线网络安全威胁的“十八般武艺”，能够自信地去构建和维护一个更加安全可靠的无线网络环境。

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翻开这本书，我感觉自己像是踏入了一个精心设计的迷宫，每一个转角都充满了惊喜和挑战。作者的写作风格非常独特，他似乎总能预见到读者可能遇到的困惑，并在最恰当的时机给出最精准的解答。我特别欣赏他对无线网络安全模型演进的梳理，从WEP的脆弱到WPA2的进步，再到WPA3的革新，他不仅描述了技术的变化，更深刻地剖析了每一次变革背后的驱动因素和安全考量。读到关于无线渗透测试的章节时，我感觉自己就像一个真正的网络安全侦探，学习如何利用各种工具和技术来模拟攻击，从而发现系统的薄弱环节。书中对不同攻击场景的模拟和分析，让我对黑客的思维方式有了全新的理解，也让我更加警惕那些隐藏在网络深处的危险。而且，作者并没有止步于理论，他花了大量的篇幅去讲解如何实际部署和配置各种安全设备，比如入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）。这些详细的步骤和图文并茂的演示，让我觉得学习过程既严谨又充满趣味。读完这本书，我感觉自己掌握了一套系统性的无线网络安全知识体系，并且能够自信地将这些知识应用到实际工作中，为网络安全保驾护航。

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这本书简直是一场信息盛宴，我完全沉浸其中，仿佛置身于一个巨大的知识海洋。作者以一种非常接地气的方式，将原本可能枯燥的技术原理，化为生动形象的比喻和深入浅出的讲解。我尤其喜欢其中关于数据包嗅探和分析的章节，它不仅仅是理论的陈述，更像是一场实地的侦探游戏，让你亲手揭开网络传输的神秘面纱。作者花了大量篇幅去解释各种攻击手段的原理，从最初级的弱密码破解到更复杂的中间人攻击，每一种都解析得鞭辟入里，让我对潜在的威胁有了更深刻的认识。而且，书中还提供了大量的实际操作演示，从环境搭建到工具使用，都非常细致，即使是初学者也能照猫画虎地完成。我感觉自己仿佛拥有了一双洞察网络安全的“火眼金睛”，能够辨别各种潜在的风险。最让我惊喜的是，作者并没有停留在“知其所以然”，更强调“知其所以然，更要知其所以然”，对防御措施的讲解同样深入。从访问控制列表（ACL）的配置到WPA3加密协议的优化，每一步都充满了实用的智慧。这本书不仅提升了我的技术能力，更重要的是，它重塑了我对网络安全的认知，让我从一个被动的网络使用者，变成了一个更主动、更懂得自我保护的网络公民。

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这本书是一次非常引人入胜的网络安全探索之旅，作者以其独特的视角，带领我深入了解了无线局域网的方方面面。我最欣赏的是他对无线安全协议的演进过程的清晰阐述，从早期的WEP协议的缺陷，到WPA2协议的改进，再到WPA3协议的最新进展，他将技术发展的脉络梳理得一清二楚。这种历史的视角让我能够更深刻地理解当前无线网络安全所面临的挑战和机遇。书中关于无线网络侦测和漏洞扫描的章节，尤其让我感到兴奋，作者详细介绍了各种探测工具的使用方法，以及如何分析扫描结果来识别潜在的安全风险。我感觉自己仿佛变成了一个网络安全“侦探”，能够主动地去发现和修复无线网络中的隐患。而且，作者在讲解各种攻击技术的同时，也给出了详细的防范措施，让我学到了如何在实际环境中构建更安全的无线网络。他对身份验证和授权机制的深入分析，以及如何有效地抵御拒绝服务攻击（DoS），都让我受益匪浅。这本书不仅提升了我的技术认知，更重要的是，它培养了我一种主动思考和解决问题的安全意识。

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这本书带给我的体验，与其说是在阅读，不如说是在进行一次沉浸式的安全演练。作者的叙述方式非常生动，他擅长将复杂的技术概念转化为通俗易懂的语言，让即便是对网络安全了解不多的读者也能迅速掌握核心要义。我尤其喜欢书中关于无线网络加密算法的章节，作者用了很多形象的比喻来解释AES和TKIP等加密方式的原理，让我不再觉得枯燥乏味。他详细讲解了各种破解和绕过加密的手段，同时也给出了相应的防御策略，这种攻防兼备的讲解方式，让我对网络安全的攻防演练有了更全面的认识。书中对不同类型无线网络攻击的案例分析，更是让我大开眼界，从钓鱼Wi-Fi到恶意接入点，每一种都剖析得入木三分，让我深刻认识到无线网络安全的重要性。最让我印象深刻的是，作者在讲解防御措施时，并没有仅仅停留在概念层面，而是给出了非常具体的操作指南，比如如何配置安全的SSID，如何选择强大的无线密码，以及如何利用防火墙和VPN来增强安全性。这本书让我觉得，网络安全不再是遥不可及的专业领域，而是每个人都可以学习和掌握的实用技能。

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