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出版者:Physicians Pr

作者:Califf, Robert M.

出品人:

页数:216

译者:

出版时间:2006-11

价格:$ 39.49

装帧:Pap

isbn号码:9781890114558

丛书系列:

图书标签:

• ACS
• 化学
• 化学基础
• 有机化学
• 分析化学
• 物理化学
• 生物化学
• 材料化学
• 环境化学
• 化学教育

好的，这是一份针对名为《ACS Essentials》的图书的详细、不包含其内容的简介，字数大约在1500字左右： --- 《量子计算的基石：理论、硬件与应用前沿》 导言：超越经典计算的藩篱 在人类对计算能力无止境的追求中，我们正站在一个历史性的转折点上。经典计算机，尽管在过去几十年中取得了惊人的成就，但其底层逻辑——基于0和1的二进制系统——在处理某些极度复杂的问题时，如大分子模拟、新材料的发现或实时优化大规模网络，已经开始显露出其内在的局限性。本书《量子计算的基石：理论、硬件与应用前沿》正是在这一背景下应运而生，它旨在为读者提供一个全面、深入且面向未来的量子计算知识体系，搭建起从基础物理原理到实际工程应用的完整桥梁。 本书并非一部科普读物，而是为具有扎实数学和物理学背景，渴望深入理解量子信息科学核心的工程师、研究人员和高年级本科生、研究生量身打造的专业教材与参考手册。我们的目标是剥去量子计算领域中常见的浮夸宣传，用严谨的数学框架和详尽的物理机制，勾勒出这一新兴学科的真实面貌。 第一部分：量子信息理论的数学基础 量子计算的威力根植于量子力学的基本公设。本部分将构建读者理解后续所有复杂概念所必需的数学工具箱。 第一章：希尔伯特空间与态矢量 我们从抽象代数结构入手，详细阐述了有限维和无限维希尔伯特空间的概念，这是描述量子态的数学载体。重点讲解了狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的精确用法，并引入了态矢量在特定基矢下的表示，包括如何处理纯态与混合态的区别。本章将耗费大量篇幅进行线性代数的复习，确保读者对张量积（Tensor Product）的理解，这是构建多量子比特系统的基础。 第二章：量子操作的代数结构 量子演化由幺正算符（Unitary Operators）描述。我们将系统地介绍线性算符理论在量子力学中的应用，包括如何定义和计算密度矩阵（Density Matrices），它们是处理退相干和混合态的中心工具。此外，本章深入探讨了测量理论，解析了冯·诺依依曼投影公设，并引入了POVM（Positive Operator-Valued Measures）框架，以更普适的方式描述测量过程。 第三章：量子信息度量学 信息在量子世界中被赋予了新的量度。本章聚焦于量子信息论的核心概念。我们将详细推导冯·诺依曼熵和冯·诺依曼信息熵，并阐释其与经典信息论中香农熵的深刻联系与区别。关键部分在于对纠缠（Entanglement）的量化，包括纠缠熵（Entanglement Entropy）、纠缠度（Concurrence），以及最大可分离态（Maximally Entangled States）如贝尔态（Bell States）的构造与性质。对量子信道（Quantum Channels）的描述将采用超算子（Superoperators）的形式，严格分析信息如何在传输过程中被噪声扭曲。 第二部分：量子计算模型与算法 本部分将从理论模型出发，剖析当前最著名的量子算法及其背后的计算复杂性理论。 第四章：量子电路模型与通用门集 量子计算最直观的实现方式是量子电路模型。我们首先定义单比特和多比特量子门，严格论证了单比特门集合和C-NOT门构成了通用门集的充要条件。本章将详细分析了如Hadamard门、Pauli门族、相位门（T门）以及Toffoli门等关键门的操作矩阵及其几何意义。读者将学习如何将复杂的量子操作分解为基本门的序列。 第五章：核心量子算法的深度解析 本章是本书的理论核心之一。我们将对三大奠基性算法进行详尽的“白箱”分析： 1. Shor算法：侧重于量子傅里叶变换（QFT）的构造、周期寻找子程序的细节，以及其在数论中的应用潜力。 2. Grover算法：深入探讨振幅放大（Amplitude Amplification）技术，分析Oracle的构建方式以及其在非结构化搜索中的二次加速的来源。 3. 量子相位估计（QPE）：作为许多复杂算法（如对角化）的核心子例程，本节将细致剖析其精度依赖于操作次数和逆向演化门的构建。 第六章：变分量子算法与量子近似优化 针对当前“含噪声中等规模量子”（NISQ）时代的限制，本部分重点介绍变分算法的框架。我们将详细介绍变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）。重点在于其混合量子-经典迭代结构、参数优化策略（如梯度计算）以及它们在化学模拟和组合优化问题中的适用边界。 第三部分：量子硬件的物理实现与挑战 理论的实现需要可靠的物理平台。本部分将超越数学描述，深入到工程和物理学的实际挑战中。 第七章：主流量子比特技术比较 本章对当前最有前景的几种量子比特（Qubit）实现技术进行全面的技术经济分析： 超导电路（Transmons）：分析其能级结构、微波控制机制，以及耦合器设计。重点讨论退相干时间（$T_1, T_2$）的限制因素。 离子阱（Trapped Ions）：阐述激光冷却、电磁陷阱原理，以及Mølmer–Sørensen门的高保真度操作。 光量子（Photonic Systems）：探讨线性光学量子计算（LOQC）的优势（如环境隔离性）与挑战（如非线性源的缺乏）。 中性原子（Neutral Atoms）：分析Rydberg态的激发与基于光镊阵列的远程纠缠生成。 第八章：噪声、错误与容错计算 量子系统对环境极为敏感，噪声是实际应用的最大障碍。本章详尽论述了退相干（Decoherence）、比特翻转和相位翻转等噪声模型。随后，我们将转向量子纠错（Quantum Error Correction, QEC）。重点解析表面码（Surface Code）的拓扑结构、稳定子测量、逻辑量子比特的编码与解码过程，并探讨实现容错量子计算（FTQC）所需的物理开销（如物理比特与逻辑比特的比例）。 第九章：编译、优化与可扩展性 将高层算法映射到特定的硬件架构需要精密的量子编译技术。本章涵盖了如何进行门集映射（Gate Set Compilation）、布线（Routing）以最小化量子比特间的交互延迟，以及门调度（Gate Scheduling）以优化时序。最后，我们将探讨量子中间表示（QIR）的标准和未来量子软件栈的发展方向，展望如何构建一个可扩展、可编程的量子计算生态系统。 结论：通往实用量子计算的路线图 本书的收尾部分将对当前的科学研究热点进行总结，包括量子机器学习（QML）中的内核方法、量子化学模拟（如UCCE）的局限性与前景，以及量子霸权（Quantum Supremacy）的定义与争议。我们强调，真正的实用量子计算依赖于跨学科的协同努力——理论的精进、硬件的突破以及系统软件的成熟。 《量子计算的基石》旨在成为读者手中那把解开量子世界奥秘的钥匙，引导大家以严谨、务实的态度，参与到这场计算范式的深刻变革中去。 ---

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说实话，我拿到《ACS Essentials》的时候，并没有抱太高的期望，我只是想找点东西来打发时间，或者稍微温习一下我之前接触过的某个领域。然而，当我真正开始阅读这本书的时候，我被它独特的叙事方式深深吸引了。作者似乎有一种魔力，能够将那些原本枯燥晦涩的理论，讲得引人入胜，就像在听一个精彩的故事。 我尤其喜欢它在处理一些复杂问题时，采用的那种层层剥茧的分析方法。它不会一下子抛出所有信息，而是耐心地引导读者一步步思考，直到豁然开朗。这本书让我对很多原本模糊不清的概念有了全新的认识，也激发了我进一步探索的兴趣。它更像是我的一位良师益友，在我迷茫的时候给予指引，在我遇到瓶颈的时候提供思路。

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天呐，我最近翻开这本《ACS Essentials》，简直被里面的内容给震撼到了！一开始我还有点犹豫，毕竟“Essentials”这个词总让人觉得是不是那种基础得不能再基础的内容，但事实证明我错了，大错特错！这本书的深度和广度完全超出了我的想象。它不是那种简单地罗列知识点的教科书，而是像一位经验丰富的导师，循序渐进地引导我深入理解那些看似复杂的技术原理。 更让我惊喜的是，作者在讲解过程中，巧妙地融入了大量生动的案例研究和实际操作技巧。我常常觉得自己不是在枯燥地学习，而是在参与一场关于技术前沿的探索。那些曾经让我头疼的概念，在这本书里变得清晰明了，甚至我还能从中挖掘出很多新的思考方向。它教会我的不只是“是什么”，更是“为什么”以及“如何做”，这种知识的“内化”过程，是很多同类书籍难以比拟的。

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我最近读了一本叫做《ACS Essentials》的书，这本书给我的感受可以用“相见恨晚”来形容。我一直觉得自己在这个领域掌握了一些基本的东西，但总感觉缺少了什么。这本书就像是把我之前零散的知识点串联起来，并且填补了很多我之前没有意识到的盲区。 我特别喜欢作者那种能够将复杂问题简单化的能力。很多在我看来非常难以理解的原理，在这本书里被拆解得清晰明了，甚至还能从中找到很多有趣的细节。它让我感觉自己不仅仅是在学习，更是在享受这个学习的过程。

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我一直都在寻找一本能够真正帮助我理解某个复杂技术核心的书，直到我遇到了《ACS Essentials》。这本书的厉害之处在于，它不是那种只停留在表面现象的讲解，而是深入到最底层，把那些最核心、最关键的原理一一剖析。 我特别喜欢作者在解释一些抽象概念时，所使用的类比和图示。这些方法让我能够更直观地理解那些原本难以想象的抽象逻辑。它让我不仅仅是“知道”某个东西，而是真正“理解”它，并且能够灵活地运用。这本书对我的思维方式产生了深远的影响，我感觉自己的解决问题的能力都有了质的提升。

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坦白说，《ACS Essentials》这本书带给我的惊喜程度，远超我的预期。我一直对某个领域感到好奇，但总觉得无从下手。这本书的出现，就像为我打开了一扇新世界的大门。它没有让我感到任何压力，反而让我充满探索的动力。 我尤其欣赏书中对于一些关键概念的深度挖掘。它不仅仅是浮光掠影地带过，而是深入到每一个细节，让你真正理解它的来龙去脉。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我对这个领域有了前所未有的清晰认识。

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拿到《ACS Essentials》这本书的时候，我并没有想到它会给我带来如此大的触动。我一直以为自己对这个领域已经有了一定的了解，但这本书却让我看到了更多的可能性。它就像一位技艺精湛的匠人，将那些精密的细节打磨得光彩夺目。 我特别欣赏书中对实际应用的强调。它不仅仅是理论的阐述，更是对如何将这些理论转化为实际成果的指导。这种“学以致用”的设计，让我对未来的学习和工作充满了信心。这本书让我感觉自己不再是纸上谈兵，而是真正拥有了解决问题的能力。

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我对《ACS Essentials》这本书的评价，可以用“茅塞顿开”来概括。我一直对某个话题充满了疑问，尝试过很多方法，但都无法真正理解。这本书的出现，彻底改变了我的看法。它就像一位经验丰富的老者，用一种温和而坚定的方式，引导我一步步走向真相。 我喜欢作者在论述过程中，所展现出的那种深度和广度。它不仅仅局限于某个狭窄的领域，而是能够将相关的概念都融会贯通，形成一个完整的知识体系。这种“融会贯通”的感觉，让我对整个领域都有了一个全新的认识。

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《ACS Essentials》这本书，可以说是我近期阅读体验中最令人惊喜的一本了。我本来对这个领域并没有太深的了解，只是抱着试试看的心态去翻阅，结果却完全被它所吸引。它就像一位循循善诱的老师，用一种非常容易理解的方式，将复杂的概念娓娓道来。 我尤其赞赏它在逻辑结构上的严谨性。每一个章节的衔接都非常自然，环环相扣，让我能够轻松地跟随作者的思路，一步步深入。而且，书中提供的案例和示例也非常贴合实际，让我能够立刻将学到的知识应用到实际工作中，这种“学以致用”的感觉，真的太棒了！

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哇，我简直不敢相信《ACS Essentials》里面包含的信息量如此之大！我一直以为自己对这个领域已经有了一定的了解，但这本书的出现，彻底刷新了我的认知。它就像一个知识的宝库，里面充满了各种各样我从未接触过的、但又极其重要的信息。 最让我印象深刻的是，这本书在讲解过程中，总是能预见到读者可能会遇到的疑问，并提前给出详细的解答。这种“未雨绸缪”的设计，让我的阅读过程异常顺畅，几乎没有遇到任何阻碍。我感觉自己不再是被动地接受信息，而是主动地在与作者进行一场深度的知识对话。

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我不得不说，《ACS Essentials》这本书的内容设计简直太绝了！我一直对某个领域有浓厚的兴趣，但总是觉得缺乏一个清晰的入门路径。这本书的出现，恰好填补了这个空白。它不是那种“填鸭式”的教学，而是通过一种非常自然的方式，引导你去发现问题，然后一步步解决。 我喜欢作者在处理某些专业术语时，所做的详细解释。那些原本可能让我望而却步的术语，在这本书里都变得通俗易懂。而且，它不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的启发。我感觉自己在阅读的过程中，不仅掌握了知识，还学会了如何去思考，如何去分析。

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