量子计算与信息原理，卷一 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Benenti, Giuliano/ Casati, Giulio/ Strini, Giuliano

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2004-12

价格:265.00元

装帧:Pap

isbn号码:9789812388582

丛书系列:

图书标签:

• 量子类
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• 理论物理

《量子计算与信息原理，卷一》是一部深入探索量子计算和信息科学基础理论的著作，旨在为读者构建一个扎实的理论框架，为进一步理解和应用量子信息技术奠定坚实基础。本书聚焦于量子世界的基本规律及其如何被应用于信息处理的革命性潜力，内容严谨且富有启发性。 第一部分：量子力学基础 本书开篇从量子力学的基本概念入手，对那些构筑了量子信息世界大厦的基石进行了详尽的阐述。我们将从微观粒子的奇异行为谈起，比如叠加态（superposition）和纠缠（entanglement）。叠加态允许一个量子比特（qubit）同时处于0和1的组合状态，这与经典比特的非此即彼截然不同，是量子计算强大并行能力的核心来源。而纠缠态则描述了两个或多个粒子之间一种神秘而深刻的关联，无论它们相距多远，一个粒子的状态改变会瞬时影响到其他粒子，这种非局域性是量子通信和量子密码学中的关键资源。 我们还将深入探讨量子态的数学描述，如狄拉克符号（Dirac notation）及其在向量空间中的表示。量子态向量如何捕捉粒子的全部信息，以及如何通过酉变换（unitary transformations）来描述量子系统的演化，都将在这一部分得到清晰的讲解。概率性的测量（probabilistic measurement）在量子力学中的作用，以及测量如何导致量子态的塌缩（collapse），也是不可或缺的讨论内容。理解这些基本原理，是理解后续更复杂量子算法和协议的前提。 第二部分：量子信息的基本单元与操作 在建立起坚实的量子力学基础后，本书将重点转向量子信息的基本载体——量子比特（qubit）。我们将详细介绍量子比特的定义、表示方式，以及与经典比特的根本区别。本书将深入分析量子比特的基本操作，即量子门（quantum gates）。量子门是量子计算中的基本逻辑单元，类似于经典计算中的逻辑门。我们将介绍单比特门，如泡利门（Pauli gates, X, Y, Z）、Hadamard门（H）以及相位门（S, T）等，并解释它们各自的数学作用和对量子态的影响。 更重要的是，本书将详细阐述多比特门，特别是量子计算中至关重要的“受控非门”（Controlled-NOT, CNOT）。CNOT门是实现量子比特之间相互作用、产生纠缠以及构建更复杂量子逻辑电路的基础。通过对这些基本量子门的操作原理和组合方式的深入剖析，读者将能够理解如何构建和操纵量子信息。 第三部分：量子计算的理论模型与核心概念 本卷的后续部分将开始构建量子计算的理论框架。我们将详细介绍量子电路模型（quantum circuit model），这是目前最主流的量子计算模型。通过叠加经典计算的逻辑门概念，我们将展示如何将一系列量子门串联起来，形成一个能够执行特定计算任务的量子电路。 本书还将引入量子并行性（quantum parallelism）这一核心概念，解释叠加态如何允许量子计算机在一次计算中同时探索多个可能性，从而在某些问题上展现出指数级的加速潜力。此外，我们将探讨量子纠错（quantum error correction）的必要性和基本思想。由于量子系统对环境干扰极为敏感，纠错是实现大规模、可靠量子计算的关键挑战。虽然本卷可能不会深入到具体的纠错码，但会介绍其重要性和基本原理，为读者理解后续卷中的复杂内容铺垫。 第四部分：量子信息处理的数学工具 为了严谨地描述和分析量子信息，本书将系统地介绍必要的数学工具。这包括线性代数（linear algebra）中的向量、矩阵、张量积（tensor product）等概念，以及它们在描述量子态、量子操作和多量子比特系统中的应用。复数（complex numbers）在量子力学中的基础作用也将得到清晰的讲解。 此外，本书还将介绍概率论（probability theory）在量子测量中的应用，以及信息论（information theory）的基本概念，如熵（entropy）和互信息（mutual information），并探讨它们在量子信息领域的引申和发展，例如量子熵（quantum entropy）。这些数学工具将为读者提供理解量子算法和量子信息协议的坚实数学基础。 本书特色与目标读者 《量子计算与信息原理，卷一》以其严谨的逻辑、清晰的讲解和对基础概念的深入挖掘而著称。本书旨在为物理学、计算机科学、数学及相关领域的学生、研究人员和对量子计算感兴趣的工程师提供一个坚实的理论入门。无论读者是否具备深厚的量子力学背景，本书都会循序渐进地引导他们理解量子计算的本质。 本书不侧重于具体的量子硬件实现或特定的量子算法实现细节，而是着力于构建一套完整的、普适性的量子信息科学理论框架。它将帮助读者掌握理解未来量子计算发展所需的核心概念和数学语言，为后续学习更高级的主题，如量子算法设计、量子通信协议、量子密码学等，打下坚实的基础。通过学习本书，读者将能够深刻理解量子计算为何具有颠覆性的潜力，以及其背后的基本原理。

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从一个实际应用导向的读者的角度来看，这本书的实用性体现在它对“为什么”的深入挖掘上，而非仅仅停留在“怎么做”的层面。很多技术书籍会急于展示最新的算法和实现细节，但这本书却反其道而行之，将大量的篇幅用于剖析底层物理限制和信息论的基本边界。这使得读者在面对新技术迭代时，不会感到手足无措，因为你已经拥有了判断一项新技术是否真正具有革命性意义的内在标准。比如，在讨论信息编码的效率极限时，作者的论证过程展现了强大的说服力，它让你明白某些看似“不可能”的性能突破，其背后的信息学代价是什么。这种对“天花板”的深刻理解，比单纯学习某一个软件库的使用方法要珍贵得多，因为它赋予了读者一种全局观，让你能够站在更高的维度去审视整个领域的发展方向，而不是被眼前的热点牵着鼻子走。

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总体而言，这是一部极具学术野心和深厚底蕴的著作。它对读者的要求是相当高的，绝对不是可以轻松阅读的“床边读物”，更像是一本需要研读、反复推敲的案头参考书。在阅读过程中，我频繁地需要停下来，拿起草稿纸，重新演算那些被一笔带过的推导步骤，以确保自己完全跟上了作者的思路。虽然过程略显艰辛，但每当攻克一个难点时，那种思维被拓展的愉悦感是无与伦比的。这本书更像是一位严厉而又耐心的导师，它不会直接把答案塞给你，而是引导你走过发现知识的全过程，让你最终能够自信地站在理论的最前沿，去质疑、去构建新的理解。它为后续的深入研究，打下了近乎完美的理论基石，是一笔值得投入时间和精力的知识投资。

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我必须承认，当我开始翻阅内容时，我的期待值经历了一次过山车般的体验。作者在开篇部分的叙述风格极其严谨，每一个概念的引入都像是走在一条铺满逻辑地砖的路上，每一步都小心翼翼，不容许丝毫的跳跃或模糊。对于一个对基础理论有着扎实要求的读者来说，这种步步为营的讲解方式是极其宝贵的，它确保了我们不会因为对某个基础术语理解不到位而导致后续内容的全面崩塌。他似乎非常擅长于构建一个坚不可摧的理论框架，将原本抽象的概念，通过一系列严密的数学推导和清晰的逻辑链条，转化为可以被逐步理解的实体。这种叙述的密度非常高，几乎没有水分，每一个段落都承载着推进论证的重量。虽然这意味着初次阅读时需要花费大量时间去消化吸收，但一旦成功建立起这个基础认知，后续的探索就会变得豁然开朗，感觉自己真正掌握了一种思考问题的全新范式，而非仅仅是背诵了一些公式。

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这本书在对核心原理的阐释上，展现出一种近乎艺术家的细腻和执着。举例来说，在探讨某一关键现象时，作者不仅给出了标准化的描述，还穿插了对历史发展中不同学派观点的对比分析。这种对比极其精妙，它没有简单地站在某一方的立场进行裁决，而是引导读者去思辨为什么在特定历史背景下，不同的理论模型会应运而生，它们各自的优势和局限性在哪里。通过这种多维度的审视，原本静态的知识点被赋予了鲜活的生命力和历史的纵深感。我尤其欣赏的是，作者在介绍完一个复杂的数学工具后，会立刻紧接着提供一个高度抽象但又极具启发性的物理或信息学上的类比。这些类比并非随手拈来，而是经过深思熟虑，用最简洁的语言点破了最深层的关联，这种“点睛”之笔，往往是区分优秀教材和平庸教材的关键所在，它让那些看似遥不可及的理论瞬间变得可触摸。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面的设计感十足，那种深邃的蓝色调配上精巧的几何图形，完美契合了书名所蕴含的神秘与前沿感。拿到手上，能感受到纸张的质感相当不错，厚实且细腻，翻阅起来非常舒服，即便是长时间阅读，手指也不会有太多疲惫感。内页的排版也看得出设计者的用心，字体大小适中，行距留白恰到好处，使得整本书的阅读体验在视觉上达到了很高的水准。尤其是那些复杂的公式和图表，在高质量的纸张上呈现出来，线条清晰锐利，即便是初学者也能勉强辨认出其中的脉络。这本书的厚度也相当可观，份量十足，让人对其中内容的深度和广度充满了期待。这种对物理形态的重视，无疑提升了阅读过程中的仪式感，让人愿意更专注地沉浸其中。对于那些偏爱实体书的读者来说，单从这本书的硬件配置来看，它绝对算得上是书架上的一件珍品，体现了出版方对知识载体本身的尊重。

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