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出版者:Prentice Hall Ptr

作者:Weisman, Carl J.

出品人:

页数:311

译者:

出版时间:2002-1

价格:$ 56.49

装帧:Pap

isbn号码:9780130354655

丛书系列:

图书标签:

• RF
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• Electronics
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• Engineering
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• Design
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《量子计算：原理、算法与未来展望》 前言：迎接信息处理的新范式 我们正处在一个技术变革的十字路口。传统的基于比特的经典计算模式，尽管在过去的几十年里取得了惊人的成就，但面对某些极端复杂的问题——例如大数因子分解、新材料的分子模拟、或者精确的药物设计——其固有的局限性日益凸显。量子力学，这个描述微观世界运行的基本理论，正以一种出人意料的方式为我们开启一扇通往下一代计算能力的大门：量子计算。 本书《量子计算：原理、算法与未来展望》，并非一本侧重于射频（RF）或无线通信的著作，它完全专注于一个全新的计算领域。本书旨在为拥有坚实数学和物理基础的读者提供一个全面且深入的指南，帮助他们理解量子计算的基石、核心算法的设计哲学，以及这项技术在未来数十年内可能引发的深刻变革。 第一部分：量子力学的基石与信息载体 本部分为理解量子计算的理论基础奠定必要的前置知识。我们不会涉足电磁波的传输特性或天线设计，而是将全部精力放在量子力学的基本公设上。 第一章：经典信息与量子比特的引入 我们将从经典的香农信息论出发，对比经典比特（0或1）的确定性表述。随后，本书的核心概念——量子比特（Qubit）被引入。量子比特是量子计算的“原子”，它由希尔伯特空间中的二维复向量空间表示。我们将详尽讨论量子态的叠加态概念，即一个量子比特可以同时处于 $|0 angle$ 和 $|1 angle$ 的任意线性组合中，并使用狄拉克符号（Braket Notation）进行严谨的数学描述。同时，对叠加态的测量过程及其概率性坍缩效应进行细致的分析，这是量子信息处理与经典处理最大的区别所在。 第二章：量子力学数学框架 为了进行深入的算法分析，必须掌握描述量子系统的数学工具。本章将聚焦于： 线性代数回顾： 重点复习复向量空间、厄米算符（自伴随算符）、本征值与本征矢量。 张量积： 如何通过张量积构造多量子比特系统，理解$N$个量子比特所构成的$2^N$维希尔伯特空间，这是量子计算实现指数级并行性的基础。 概率与统计的量子视角： 探讨布洛赫球（Bloch Sphere）在单比特状态表示中的几何意义，以及如何使用密度矩阵来描述混合态和退相干系统。 第三章：量子门与酉变换 量子操作必须是可逆的，因此它们必须由酉矩阵（Unitary Matrix）来表示。本章系统地分类和解析构成量子线路图的基本操作单元： 单比特门： 详细介绍泡利矩阵（X, Y, Z）、Hadamard 门（H）——它是实现叠加态的关键工具，以及相位旋转门（Rz, Rx, Ry）。 多比特门： 重点分析受控非门（CNOT）和受控-Z门（CZ）。CNOT门是实现量子纠缠的基石，其逻辑功能将通过矩阵乘法和量子线路图进行可视化解析。 通用量子门集： 证明 {H, T, CNOT} 等一组有限的酉门足以构建任何可能的酉变换，从而构建出任何量子算法。 第二部分：量子纠缠与并行计算 量子计算的威力来源于其对经典资源无法比拟的扩展能力——纠缠。 第四章：量子纠缠的深度剖析 纠缠态是量子信息科学的灵魂。本章将深入探讨： 贝尔态（Bell States）： 介绍四种最大纠缠态，它们是理解量子通信和量子计算的基础资源。 EPR悖论与非定域性： 讨论爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）佯谬，以及贝尔不等式的违反如何证明量子世界的非定域关联性，这与经典信息传播的局限性形成了鲜明对比。 纠缠度量： 初步介绍纠缠熵等量化指标。 第五章：量子并行性与Shor算法的酝酿 量子计算机并非简单地“加速”了所有计算，而是通过量子并行性（Quantum Parallelism）在特定结构的问题上实现了指数级的加速。 黑盒模型： 介绍量子算法设计中普遍采用的“黑盒”或“预言机”模型，即我们只关心函数输入和输出的联系，而无需知道内部实现细节。 量子傅里叶变换（QFT）： QFT是大多数高效量子算法的核心子程序。本章将详细推导QFT的酉矩阵结构，并展示它如何比经典快速傅里叶变换（FFT）在量子态空间中实现指数级的周期性分析。 第三部分：里程碑算法与应用领域 本部分是全书的实践核心，展示了量子计算如何解决现实世界中的难题。 第六章：秀尔（Shor）算法：破解公钥加密 Shor算法是量子计算最具颠覆性的应用。我们将逐步解构其工作流程： 1. 周期查找问题（Period Finding）： 阐述大数因子分解可以归约到周期查找问题。 2. 算法流程： 详细展示如何利用QFT和量子并行性，在多项式时间内找到模指数运算的周期，从而破解RSA等基于大数因子难度的加密体系。 第七章：格罗弗（Grover）算法：非结构化搜索的加速 Grover算法针对非结构化数据库搜索问题，提供了二次加速。 Grover迭代： 详细解释Grover迭代的几何意义——通过对特定向量（目标解）的反射操作，逐步将量子态向量“旋转”到目标解的方向。 复杂度分析： 对比经典搜索的$O(N)$与Grover算法的$O(sqrt{N})$加速效果。 第八章：量子模拟与化学计算 量子计算机在模拟量子系统方面具有天然的优势，这是经典计算机的阿喀琉斯之踵。 哈密顿量模拟： 介绍如何将物理系统的哈密顿量映射到量子比特上的酉演化算符。 变分量子本征求解器（VQE）： 介绍混合量子-经典算法VQE，它利用经典优化器指导量子计算机对分子基态能量进行近似计算，这是NISQ（有噪声中等规模量子）时代最重要的应用之一。 第四部分：实现挑战与未来展望 量子计算的实现面临着巨大的工程挑战，本书最后一部分将讨论当前的研究前沿和实际工程问题。 第九章：物理实现方案与退相干问题 我们将探讨目前主流的量子硬件平台，对比它们的优缺点，重点关注如何维持量子态的相干性： 超导量子比特（Transmons）： 介绍基于约瑟夫森结的架构，以及其对低温环境的要求。 离子阱技术： 讨论利用激光囚禁的单个离子作为量子比特的优势与挑战。 拓扑量子计算的潜力： 简要介绍拓扑量子比特在抵抗局部噪声方面的理论优势。 错误修正： 阐述量子错误修正码（如表面码）的原理，解释为什么需要远多于逻辑比特数量的物理比特来实现容错计算。 第十章：后量子密码学与量子霸权 本书以对未来计算图景的展望收尾。 量子霸权（Quantum Supremacy/Advantage）： 讨论Google Sycamore等实验在特定问题上超越经典计算机的里程碑意义，及其局限性。 抗量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）： 讨论在Shor算法威胁下，基于格理论、编码理论等数学难题的PQC方案的研究进展，以确保信息安全在量子时代得以延续。 结语： 《量子计算：原理、算法与未来展望》是一本致力于将深奥的量子理论转化为可操作的计算工具的书籍。它不探讨电磁频谱的规划，不涉及调制解调器的优化，也不涉及无线网络的安全协议。相反，它引领读者穿越量子力学的迷宫，直面信息处理的终极前沿。阅读本书，您将掌握理解和参与这场信息革命所需的全部理论框架。

评分☆☆☆☆☆

本书内容还是不错的，知识结构好很条理，涵盖的知识面也很全了，把很多枯燥乏味的理论问题讲的浅显易懂，作为无线通信行业入门书籍非常好，有价值。作者对频谱资源的理解还有些匮乏，特别是美国之外以及ITU及其它国家行政管理知之甚少。 但同时也存在翻译质量不高、翻译错误的...

评分☆☆☆☆☆

不负重望，让我一下子搞懂了天线、LNA放大器、滤波器、本振、混频器、功率放大器； 这些个RF领域里最最精髓的东西； 然后讲解了除却这几个的，用于实际电路设计以及调制解调的其它原件； 调制解调和电路部分也写得很好；各种AM/FM/PM讲得相当浅显，尤其是BPSK这种，很多搞得...  

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于我这样在无线通信领域摸爬滚打多年的工程师来说，无异于一场及时雨。我尤其欣赏它对RF基础理论的梳理，那些关于电磁波的传播特性、阻抗匹配、功率增益等经典概念，在书中得到了非常系统和深入的阐述，而且不同于许多枯燥的教材，作者通过大量的图示和实际应用场景的描绘，将这些抽象的概念变得鲜活起来。我尤其关注书中关于射频链路预算的讨论，这对于实际工程设计中至关重要，能够帮助我们预判信号的衰减和覆盖范围，从而进行合理的系统规划。另外，对天线设计的介绍也让我耳目一新，我一直觉得天线是整个无线系统的“灵魂”，而这本书对不同类型天线的优缺点、适用场景以及设计考量的阐述，都非常有参考价值。尽管我还没有时间去验证书中所有公式和推导，但从我多年的经验来看，书中提到的很多内容都与我的实践经验不谋而合，甚至在一些我之前没有深入思考过的方面，提供了新的视角和思考方向。总而言之，这本书不仅巩固了我的基础知识，也为我指明了进一步深化的方向。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚毕业，即将进入无线通信行业的新人，这本书对我来说简直是量身定做的。在大学期间，虽然接触过一些相关的课程，但总感觉知识点零散，缺乏系统性。《The Essential Guide to RF and Wireless》这本书就像一张清晰的地图，为我勾勒出了RF和无线通信的整个框架。从最基础的电磁波理论，到各种无线通信协议的原理，再到实际的应用场景，层层递进，环环相扣。我特别喜欢书中对各种无线技术（比如Wi-Fi、Bluetooth、LTE、5G等）的介绍，不仅讲解了它们的工作原理，还对比了它们之间的异同，这让我对不同技术有了更深刻的理解，也帮助我认识到在实际工作中，如何根据需求选择合适的技术。书中大量的图表和流程图，也极大地帮助我理解那些复杂的系统架构和数据传输过程。而且，作者在讲解过程中，还会时不时地提及一些行业内的发展趋势和未来挑战，这让我对这个行业有了更长远的认识，也更加激励了我学习的动力。这本书为我开启了通往无线世界的大门，让我对接下来的学习和工作充满期待。

评分☆☆☆☆☆

从我个人的角度来看，这本书的内容呈现方式非常引人注目，它在保持技术深度的同时，也做到了非常好的易读性。我对无线通信的历史发展一直很好奇，而这本书巧妙地将技术演进的过程融入了讲解之中，让我了解到每一次技术革新背后所面临的挑战和所取得的突破。例如，在介绍蜂窝通信技术时，作者会追溯到第一代移动通信，然后逐步讲述到4G和5G的发展历程，这让我更能体会到技术的进步是多么不易。另外，我一直对无线通信的安全问题感到担忧，这本书在这方面也进行了一些探讨，比如对加密技术、认证机制以及防干扰等方面的介绍，这让我对如何保障无线通信的安全有了初步的认识。虽然这本书的篇幅很大，但我并没有感到枯燥，作者的叙述方式非常生动，而且每章的结尾都提供了一些思考题和实践建议，这让我感觉自己不仅仅是在阅读，而是在参与一场与作者的对话，这对于加深理解非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书确实是一本非常棒的入门读物，虽然我还没有深入研究它的技术细节，但光是它清晰的结构和引人入胜的开篇，就让我对RF和无线通信领域充满了好奇。作者在开篇就抛出了几个引人深思的问题，比如我们每天使用的无线设备是如何工作的，它们之间又是如何建立联系的。这些问题一下子就把我拉进了这个看似神秘但又无处不在的领域。我尤其喜欢它用通俗易懂的语言来解释一些复杂的概念，这对于像我这样非技术背景的读者来说，简直是福音。读着读着，我仿佛能看到那些看不见的电波在空气中穿梭，连接着我们与世界。而且，书中时不时穿插的案例分析，让我对理论知识的应用有了更直观的认识。我特别期待能从这本书中了解到更多关于Wi-Fi、蓝牙以及移动通信技术的底层原理，了解它们是如何设计和优化的，以及未来它们会如何发展。这本书就像一座桥梁，连接了我对科技的好奇心和对无线世界的认知。它不仅仅是一本技术书籍，更像是一次探索之旅，让我迫不及待地想继续深入了解。

评分☆☆☆☆☆

这本书在无线通信领域的研究，特别是对于一些新兴技术的研究，给我留下了深刻的印象。我一直对物联网（IoT）和其背后的无线通信技术很感兴趣，而书中对低功耗广域网（LPWAN）的探讨，比如LoRa和NB-IoT，就非常契合我的研究方向。作者不仅详细介绍了这些技术的物理层和MAC层特性，还深入分析了它们在功耗、覆盖范围和数据传输速率方面的权衡，以及它们在智能家居、智慧城市等领域的应用潜力。此外，书中关于软件定义无线电（SDR）的讨论也让我眼前一亮。SDR的灵活性和可编程性，为无线通信系统的设计和优化提供了新的思路，这本书对SDR架构、关键技术以及相关应用的介绍，让我对未来的无线通信系统有了更广阔的想象。我尤其期待看到书中关于毫米波通信和大规模MIMO等前沿技术的内容，这些技术在5G和未来的6G通信中扮演着至关重要的角色，能够从这本书中了解到它们的基本原理和发展前景，对我来说意义重大。

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