The Physics and Technology of Thin Films pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Moshfegh, A. Z. (EDT)/ Kanel, H. V. (EDT)/ Kashyap, Subhash C. (EDT)/ Wuttig, M. (EDT)

出品人:

页数:548

译者:

出版时间:2004-3

价格:$ 219.22

装帧:HRD

isbn号码:9789812387707

丛书系列:

图书标签:

• 薄膜物理
• 薄膜技术
• 材料科学
• 物理学
• 工程学
• 表面科学
• 纳米技术
• 半导体
• 光学
• 电子学

新书推荐：《量子信息与计算导论》 作者： 史密斯，约翰逊，李 伟 出版信息： 环球科学出版社，2024年春季版 页数： 680页 定价： 85.00美元 --- 内容概述： 《量子信息与计算导论》是一部全面、深入且极具前瞻性的教材，旨在为物理学、计算机科学、数学及工程学的高年级本科生和研究生提供坚实的量子信息科学基础。本书系统地梳理了量子力学在信息处理领域中的核心概念、基本原理及其前沿应用，特别侧重于理论框架的严谨构建与实际计算工具的介绍。 本书的核心目标在于弥合理论物理与信息技术之间的鸿沟，清晰地展示如何利用量子叠加态和量子纠缠等独特的物理现象，构建出超越经典极限的计算、通信与测量范式。全书内容结构经过精心设计，从最基础的量子力学公设出发，逐步过渡到复杂的量子算法和纠错码，确保读者能够在没有深厚量子物理背景的情况下，也能循序渐进地掌握这一交叉学科的精髓。 --- 第一部分：量子力学的基本框架（The Quantum Foundation） 本部分着重于为后续的量子信息处理打下坚实的数学与物理基础，严格遵循现代物理学的表述方式。 第一章：量子力学的数学语言回顾 本章首先简要回顾了线性代数在量子力学中的关键作用，包括希尔伯特空间、算符、本征值和本征向量等基本概念。随后，引入了量子态的狄拉克符号表示法（Bra-Ket Notation），详细阐述了态向量、密度算符（Density Operators）在描述纯态和混合态中的应用。重点讨论了测量理论，包括投影公设和概率诠释，并引入了幺正演化（Unitary Evolution）的概念，为时间演化做铺垫。 第二章：单比特系统与量子比特（Qubits） 量子比特是量子信息处理的基本单元。本章深入探讨了二维希尔伯特空间中的量子态，详细分析了泡利矩阵（Pauli Matrices）作为基本旋转算符的角色。通过几何图像——布洛赫球（Bloch Sphere），直观地展示了所有单量子比特态的集合，并解释了如何通过酉变换实现量子态的精确操控。本章还探讨了单比特的量子测量及其对态的塌缩效应。 第三章：多体系统、张量积与纠缠 当系统包含多个量子比特时，系统的复杂性呈指数级增长。本章的核心是张量积（Tensor Product）在构建多粒子希尔伯特空间中的应用。详细区分了可分离态（Separable States）与纠缠态（Entangled States）。特别是，本章对贝尔态（Bell States）进行了详尽的分析，将其确立为最基础且最重要的纠缠资源。引入了冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）来量化纠缠的程度，为后续的量子信息度量奠定基础。 第四章：量子动力学与图示法 本章将重点放在量子系统的演化上。首先介绍薛定谔方程及其在封闭系统中的应用。随后，引入了李群和李代数的概念，解释了它们如何与哈密顿量联系起来，控制连续时间的演化。最后，本书引入了费曼路径积分的定性描述，并侧重讲解了图形化工具——量子电路图（Quantum Circuit Diagrams），作为描述和设计量子操作序列的标准语言。 --- 第二部分：量子计算的基本操作与模型（Quantum Computation Primitives） 本部分转向实际的计算模型，从量子逻辑门开始，构建出通用量子计算的能力。 第五章：量子逻辑门与电路构建 量子计算的核心在于量子逻辑门。本章系统地分类和介绍了单比特门（如Hadamard, Phase Gates）和多比特门（如CNOT, Toffoli Gates）。重点论证了通用性（Universality）的概念，证明了由一组特定的门集（如H, T, CNOT）足以实现任意酉变换。本章包含了大量的电路设计实例，指导读者如何将所需的酉矩阵分解为可实现的量子门序列。 第六章：量子电路的复杂度与可观测性 为了评估量子算法的效率，本章引入了量子线路深度和量子门数量等复杂度度量。讨论了如何通过数值模拟和矩阵乘法来计算小规模量子电路的输出。此外，还探讨了如何通过一系列的局部测量（Projective Measurements）来提取关于系统态的有用信息，以及这种测量过程如何影响系统的后续演化。 第七章：量子图灵机与BQP类 本章将量子计算提升到计算理论的高度。详细介绍了量子图灵机（Quantum Turing Machine, QTM）的模型，并阐述了量子计算能力与经典计算能力之间的关系。重点分析了量子计算复杂性类——有界概率量子计算（BQP），并将其与经典复杂性类（P, NP）进行对比，明确指出BQP的界限和它在解决特定问题上的潜在优势。 --- 第三部分：核心量子算法与应用（Core Algorithms and Applications） 本部分深入研究了几个具有里程碑意义的量子算法，并探讨了量子信息处理在更广泛领域中的实际应用。 第八章：量子傅里叶变换（QFT）与相位估计 量子傅里叶变换（QFT）被誉为量子算法的“瑞士军刀”。本章详细推导了QFT的酉矩阵形式，并展示了其指数级的加速效应。随后，将QFT应用于量子相位估计（Quantum Phase Estimation, QPE）算法，这是许多高级算法（如Shor算法）的关键子程序。本章通过详细的电路图，清晰展示了QPE的工作流程和其在确定酉算符本征值中的强大能力。 第九章：秀尔（Shor）算法的原理与结构 作为量子计算最具颠覆性的成果之一，Shor算法被给予充分的篇幅。本章不再仅仅关注其结果，而是深入剖析其核心步骤：如何将整数因式分解问题转化为周期查找问题，以及如何利用QPE高效地求解周期。本章探讨了该算法的理论复杂度，并讨论了实现该算法所需的量子比特数量和电路深度对现代硬件的挑战。 第十-一章：格罗弗（Grover）算法与搜索的加速 格罗弗算法是量子搜索的代表。本章首先定义了非结构化搜索问题的难度，然后详细介绍了格罗弗迭代器的核心操作：振幅放大（Amplitude Amplification）。通过几何解释，清晰展示了振幅如何被系统性地朝向目标态旋转。本章也讨论了格罗弗算法的通用化，包括对特定可行解数量的调整，以及它在数据库搜索以外的应用场景。 第十二章：量子隐形传态与量子通信基础 本部分转向量子通信。核心内容是量子隐形传态（Quantum Teleportation）——如何利用预先共享的纠缠对（贝尔对）以及经典的通信信道，实现一个未知量子态的传输。本章详细分析了该协议的每一步，强调了该过程没有实现超光速信息传递，并讨论了量子隐形传态在构建未来量子网络中的基础性作用。 第十三章：量子纠错码简介 量子态的脆弱性使得容错计算成为核心难题。本章初步介绍了量子纠错（Quantum Error Correction, QEC）的基本思想，即通过编码将逻辑量子比特嵌入到多个物理量子比特的纠缠态中。重点分析了最基础的三个量子比特比特翻转码（Bit-flip Code）和三比特态制保真码（Phase-flip Code），以及它们如何检测和修正特定类型的量子噪声。 --- 本书特色： 1. 严谨的数学基础： 书中对所有数学工具（如线性代数、群论基础）的引入都服务于物理直觉的建立，避免了“黑箱操作”。 2. 丰富的图示案例： 大量使用布洛赫球、电路图和几何解释，以增强对抽象概念的理解。 3. 计算与实践导向： 穿插了使用 Python/Qiskit 或 C++ 库进行算法模拟的示例性伪代码和概念验证，鼓励读者动手实践。 4. 面向未来研究： 最后的章节为读者提供了通往前沿研究领域（如量子模拟、高精度测量）的清晰路径。 本书是希望深入理解量子计算从基本原理到尖端算法的任何严肃学习者的必备参考书。

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