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出版者:Physicians Pr

作者:Califf, Robert M.

出品人:

頁數:216

译者:

出版時間:2006-11

價格:$ 39.49

裝幀:Pap

isbn號碼:9781890114558

叢書系列:

圖書標籤:

• ACS
• 化學
• 化學基礎
• 有機化學
• 分析化學
• 物理化學
• 生物化學
• 材料化學
• 環境化學
• 化學教育

好的，這是一份針對名為《ACS Essentials》的圖書的詳細、不包含其內容的簡介，字數大約在1500字左右： --- 《量子計算的基石：理論、硬件與應用前沿》 導言：超越經典計算的藩籬 在人類對計算能力無止境的追求中，我們正站在一個曆史性的轉摺點上。經典計算機，盡管在過去幾十年中取得瞭驚人的成就，但其底層邏輯——基於0和1的二進製係統——在處理某些極度復雜的問題時，如大分子模擬、新材料的發現或實時優化大規模網絡，已經開始顯露齣其內在的局限性。本書《量子計算的基石：理論、硬件與應用前沿》正是在這一背景下應運而生，它旨在為讀者提供一個全麵、深入且麵嚮未來的量子計算知識體係，搭建起從基礎物理原理到實際工程應用的完整橋梁。 本書並非一部科普讀物，而是為具有紮實數學和物理學背景，渴望深入理解量子信息科學核心的工程師、研究人員和高年級本科生、研究生量身打造的專業教材與參考手冊。我們的目標是剝去量子計算領域中常見的浮誇宣傳，用嚴謹的數學框架和詳盡的物理機製，勾勒齣這一新興學科的真實麵貌。 第一部分：量子信息理論的數學基礎 量子計算的威力根植於量子力學的基本公設。本部分將構建讀者理解後續所有復雜概念所必需的數學工具箱。 第一章：希爾伯特空間與態矢量 我們從抽象代數結構入手，詳細闡述瞭有限維和無限維希爾伯特空間的概念，這是描述量子態的數學載體。重點講解瞭狄拉剋符號（Bra-Ket Notation）的精確用法，並引入瞭態矢量在特定基矢下的錶示，包括如何處理純態與混閤態的區彆。本章將耗費大量篇幅進行綫性代數的復習，確保讀者對張量積（Tensor Product）的理解，這是構建多量子比特係統的基礎。 第二章：量子操作的代數結構 量子演化由幺正算符（Unitary Operators）描述。我們將係統地介紹綫性算符理論在量子力學中的應用，包括如何定義和計算密度矩陣（Density Matrices），它們是處理退相乾和混閤態的中心工具。此外，本章深入探討瞭測量理論，解析瞭馮·諾依依曼投影公設，並引入瞭POVM（Positive Operator-Valued Measures）框架，以更普適的方式描述測量過程。 第三章：量子信息度量學 信息在量子世界中被賦予瞭新的量度。本章聚焦於量子信息論的核心概念。我們將詳細推導馮·諾依曼熵和馮·諾依曼信息熵，並闡釋其與經典信息論中香農熵的深刻聯係與區彆。關鍵部分在於對糾纏（Entanglement）的量化，包括糾纏熵（Entanglement Entropy）、糾纏度（Concurrence），以及最大可分離態（Maximally Entangled States）如貝爾態（Bell States）的構造與性質。對量子信道（Quantum Channels）的描述將采用超算子（Superoperators）的形式，嚴格分析信息如何在傳輸過程中被噪聲扭麯。 第二部分：量子計算模型與算法 本部分將從理論模型齣發，剖析當前最著名的量子算法及其背後的計算復雜性理論。 第四章：量子電路模型與通用門集 量子計算最直觀的實現方式是量子電路模型。我們首先定義單比特和多比特量子門，嚴格論證瞭單比特門集閤和C-NOT門構成瞭通用門集的充要條件。本章將詳細分析瞭如Hadamard門、Pauli門族、相位門（T門）以及Toffoli門等關鍵門的操作矩陣及其幾何意義。讀者將學習如何將復雜的量子操作分解為基本門的序列。 第五章：核心量子算法的深度解析 本章是本書的理論核心之一。我們將對三大奠基性算法進行詳盡的“白箱”分析： 1. Shor算法：側重於量子傅裏葉變換（QFT）的構造、周期尋找子程序的細節，以及其在數論中的應用潛力。 2. Grover算法：深入探討振幅放大（Amplitude Amplification）技術，分析Oracle的構建方式以及其在非結構化搜索中的二次加速的來源。 3. 量子相位估計（QPE）：作為許多復雜算法（如對角化）的核心子例程，本節將細緻剖析其精度依賴於操作次數和逆嚮演化門的構建。 第六章：變分量子算法與量子近似優化 針對當前“含噪聲中等規模量子”（NISQ）時代的限製，本部分重點介紹變分算法的框架。我們將詳細介紹變分量子本徵求解器（VQE）和量子近似優化算法（QAOA）。重點在於其混閤量子-經典迭代結構、參數優化策略（如梯度計算）以及它們在化學模擬和組閤優化問題中的適用邊界。 第三部分：量子硬件的物理實現與挑戰 理論的實現需要可靠的物理平颱。本部分將超越數學描述，深入到工程和物理學的實際挑戰中。 第七章：主流量子比特技術比較 本章對當前最有前景的幾種量子比特（Qubit）實現技術進行全麵的技術經濟分析： 超導電路（Transmons）：分析其能級結構、微波控製機製，以及耦閤器設計。重點討論退相乾時間（$T_1, T_2$）的限製因素。 離子阱（Trapped Ions）：闡述激光冷卻、電磁陷阱原理，以及Mølmer–Sørensen門的高保真度操作。 光量子（Photonic Systems）：探討綫性光學量子計算（LOQC）的優勢（如環境隔離性）與挑戰（如非綫性源的缺乏）。 中性原子（Neutral Atoms）：分析Rydberg態的激發與基於光鑷陣列的遠程糾纏生成。 第八章：噪聲、錯誤與容錯計算 量子係統對環境極為敏感，噪聲是實際應用的最大障礙。本章詳盡論述瞭退相乾（Decoherence）、比特翻轉和相位翻轉等噪聲模型。隨後，我們將轉嚮量子糾錯（Quantum Error Correction, QEC）。重點解析錶麵碼（Surface Code）的拓撲結構、穩定子測量、邏輯量子比特的編碼與解碼過程，並探討實現容錯量子計算（FTQC）所需的物理開銷（如物理比特與邏輯比特的比例）。 第九章：編譯、優化與可擴展性 將高層算法映射到特定的硬件架構需要精密的量子編譯技術。本章涵蓋瞭如何進行門集映射（Gate Set Compilation）、布綫（Routing）以最小化量子比特間的交互延遲，以及門調度（Gate Scheduling）以優化時序。最後，我們將探討量子中間錶示（QIR）的標準和未來量子軟件棧的發展方嚮，展望如何構建一個可擴展、可編程的量子計算生態係統。 結論：通往實用量子計算的路綫圖 本書的收尾部分將對當前的科學研究熱點進行總結，包括量子機器學習（QML）中的內核方法、量子化學模擬（如UCCE）的局限性與前景，以及量子霸權（Quantum Supremacy）的定義與爭議。我們強調，真正的實用量子計算依賴於跨學科的協同努力——理論的精進、硬件的突破以及係統軟件的成熟。 《量子計算的基石》旨在成為讀者手中那把解開量子世界奧秘的鑰匙，引導大傢以嚴謹、務實的態度，參與到這場計算範式的深刻變革中去。 ---

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《ACS Essentials》這本書，可以說是我近期閱讀體驗中最令人驚喜的一本瞭。我本來對這個領域並沒有太深的瞭解，隻是抱著試試看的心態去翻閱，結果卻完全被它所吸引。它就像一位循循善誘的老師，用一種非常容易理解的方式，將復雜的概念娓娓道來。 我尤其贊賞它在邏輯結構上的嚴謹性。每一個章節的銜接都非常自然，環環相扣，讓我能夠輕鬆地跟隨作者的思路，一步步深入。而且，書中提供的案例和示例也非常貼閤實際，讓我能夠立刻將學到的知識應用到實際工作中，這種“學以緻用”的感覺，真的太棒瞭！

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我一直都在尋找一本能夠真正幫助我理解某個復雜技術核心的書，直到我遇到瞭《ACS Essentials》。這本書的厲害之處在於，它不是那種隻停留在錶麵現象的講解，而是深入到最底層，把那些最核心、最關鍵的原理一一剖析。 我特彆喜歡作者在解釋一些抽象概念時，所使用的類比和圖示。這些方法讓我能夠更直觀地理解那些原本難以想象的抽象邏輯。它讓我不僅僅是“知道”某個東西，而是真正“理解”它，並且能夠靈活地運用。這本書對我的思維方式産生瞭深遠的影響，我感覺自己的解決問題的能力都有瞭質的提升。

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哇，我簡直不敢相信《ACS Essentials》裏麵包含的信息量如此之大！我一直以為自己對這個領域已經有瞭一定的瞭解，但這本書的齣現，徹底刷新瞭我的認知。它就像一個知識的寶庫，裏麵充滿瞭各種各樣我從未接觸過的、但又極其重要的信息。 最讓我印象深刻的是，這本書在講解過程中，總是能預見到讀者可能會遇到的疑問，並提前給齣詳細的解答。這種“未雨綢繆”的設計，讓我的閱讀過程異常順暢，幾乎沒有遇到任何阻礙。我感覺自己不再是被動地接受信息，而是主動地在與作者進行一場深度的知識對話。

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坦白說，《ACS Essentials》這本書帶給我的驚喜程度，遠超我的預期。我一直對某個領域感到好奇，但總覺得無從下手。這本書的齣現，就像為我打開瞭一扇新世界的大門。它沒有讓我感到任何壓力，反而讓我充滿探索的動力。 我尤其欣賞書中對於一些關鍵概念的深度挖掘。它不僅僅是浮光掠影地帶過，而是深入到每一個細節，讓你真正理解它的來龍去脈。這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，讓我對這個領域有瞭前所未有的清晰認識。

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我不得不說，《ACS Essentials》這本書的內容設計簡直太絕瞭！我一直對某個領域有濃厚的興趣，但總是覺得缺乏一個清晰的入門路徑。這本書的齣現，恰好填補瞭這個空白。它不是那種“填鴨式”的教學，而是通過一種非常自然的方式，引導你去發現問題，然後一步步解決。 我喜歡作者在處理某些專業術語時，所做的詳細解釋。那些原本可能讓我望而卻步的術語，在這本書裏都變得通俗易懂。而且，它不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的啓發。我感覺自己在閱讀的過程中，不僅掌握瞭知識，還學會瞭如何去思考，如何去分析。

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天呐，我最近翻開這本《ACS Essentials》，簡直被裏麵的內容給震撼到瞭！一開始我還有點猶豫，畢竟“Essentials”這個詞總讓人覺得是不是那種基礎得不能再基礎的內容，但事實證明我錯瞭，大錯特錯！這本書的深度和廣度完全超齣瞭我的想象。它不是那種簡單地羅列知識點的教科書，而是像一位經驗豐富的導師，循序漸進地引導我深入理解那些看似復雜的技術原理。 更讓我驚喜的是，作者在講解過程中，巧妙地融入瞭大量生動的案例研究和實際操作技巧。我常常覺得自己不是在枯燥地學習，而是在參與一場關於技術前沿的探索。那些曾經讓我頭疼的概念，在這本書裏變得清晰明瞭，甚至我還能從中挖掘齣很多新的思考方嚮。它教會我的不隻是“是什麼”，更是“為什麼”以及“如何做”，這種知識的“內化”過程，是很多同類書籍難以比擬的。

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說實話，我拿到《ACS Essentials》的時候，並沒有抱太高的期望，我隻是想找點東西來打發時間，或者稍微溫習一下我之前接觸過的某個領域。然而，當我真正開始閱讀這本書的時候，我被它獨特的敘事方式深深吸引瞭。作者似乎有一種魔力，能夠將那些原本枯燥晦澀的理論，講得引人入勝，就像在聽一個精彩的故事。 我尤其喜歡它在處理一些復雜問題時，采用的那種層層剝繭的分析方法。它不會一下子拋齣所有信息，而是耐心地引導讀者一步步思考，直到豁然開朗。這本書讓我對很多原本模糊不清的概念有瞭全新的認識，也激發瞭我進一步探索的興趣。它更像是我的一位良師益友，在我迷茫的時候給予指引，在我遇到瓶頸的時候提供思路。

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拿到《ACS Essentials》這本書的時候，我並沒有想到它會給我帶來如此大的觸動。我一直以為自己對這個領域已經有瞭一定的瞭解，但這本書卻讓我看到瞭更多的可能性。它就像一位技藝精湛的匠人，將那些精密的細節打磨得光彩奪目。 我特彆欣賞書中對實際應用的強調。它不僅僅是理論的闡述，更是對如何將這些理論轉化為實際成果的指導。這種“學以緻用”的設計，讓我對未來的學習和工作充滿瞭信心。這本書讓我感覺自己不再是紙上談兵，而是真正擁有瞭解決問題的能力。

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我最近讀瞭一本叫做《ACS Essentials》的書，這本書給我的感受可以用“相見恨晚”來形容。我一直覺得自己在這個領域掌握瞭一些基本的東西，但總感覺缺少瞭什麼。這本書就像是把我之前零散的知識點串聯起來，並且填補瞭很多我之前沒有意識到的盲區。 我特彆喜歡作者那種能夠將復雜問題簡單化的能力。很多在我看來非常難以理解的原理，在這本書裏被拆解得清晰明瞭，甚至還能從中找到很多有趣的細節。它讓我感覺自己不僅僅是在學習，更是在享受這個學習的過程。

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我對《ACS Essentials》這本書的評價，可以用“茅塞頓開”來概括。我一直對某個話題充滿瞭疑問，嘗試過很多方法，但都無法真正理解。這本書的齣現，徹底改變瞭我的看法。它就像一位經驗豐富的老者，用一種溫和而堅定的方式，引導我一步步走嚮真相。 我喜歡作者在論述過程中，所展現齣的那種深度和廣度。它不僅僅局限於某個狹窄的領域，而是能夠將相關的概念都融會貫通，形成一個完整的知識體係。這種“融會貫通”的感覺，讓我對整個領域都有瞭一個全新的認識。

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