具体描述
The Inorganic Syntheses series provides all users of inorganic substances with detailed and foolproof procedures for the preparation of important and timely compounds. Includes complete, up-to-date procedures involving important inorganic substances Contains subject, contributor, and formula indexes
好的，以下是一份针对一本名为《无机合成》的图书的详细简介，这份简介将严格避免提及《无机合成》这本书本身的内容，而是构建一个关于其他主题的、详实的图书介绍。 --- 《量子纠缠与信息编码：基础理论与前沿应用》 第一章：纠缠态的数学表述与量子信息基础 本书深入探讨了量子信息科学的核心——量子纠缠。在第一章中，我们首先确立了量子态的数学框架，详细阐述了希尔伯特空间、张量积结构以及密度算符在描述开放量子系统中的关键作用。重点解析了可分离态与纠缠态的判定标准，特别是涉及贝尔不等式的实验验证及其在信息传输中的意义。 我们对双量子比特系统（如EPR对）的制备、表征与操纵进行了详尽的数学推导。这部分内容涵盖了诸如最大纠缠态、混合纠缠态的构造方法，以及如何利用冯·诺依依曼熵来量化纠缠的程度。此外，还介绍了高维希尔伯特空间中纠缠态的复杂结构，为后续讨论多体系统和量子网络打下坚实的基础。读者将通过严谨的数学论证，理解纠缠作为一种非定域关联的本质属性，是量子计算和量子通信的根本资源。 第二章：量子编码与信道容量 本章聚焦于如何利用量子态进行信息的有效编码和可靠传输。我们从经典的香农信息论出发，引入量子信道容量的概念，阐明了量子信道与经典信道在理论极限上的根本差异。 详细讨论了量子隐形传态（Quantum Teleportation）的完整协议，包括辅助信息的经典传输环节以及量子门的精确操作。在此基础上，我们系统地梳理了量子纠错码（Quantum Error Correcting Codes, QECC）的构建原理。重点分析了表面码（Surface Codes）和Steane码的结构，解释了它们如何通过对逻辑量子比特的冗余编码来抵抗环境噪声。章节深入探究了容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computation）所需的门集分解，特别是如何利用魔法态蒸馏（Magic State Distillation）来实现非局部 Clifford 门的操作，确保计算过程的鲁棒性。 第三章：量子计算模型与算法加速 本章将理论基础转化为实际计算能力，介绍了主流的量子计算模型及其优势。我们首先对量子门电路模型进行了细致的梳理，阐释了通用量子计算机的实现路径。 随后，重点深入分析了最具影响力的量子算法。对Shor算法的因子分解和Grover算法的非结构化搜索进行了深入的剖析，不仅展示了其渐近加速的优势，还探讨了实现这些算法所需的资源估算，包括所需的逻辑量子比特数量、门深度以及容错开销。此外，本书还详细介绍了变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）等混合量子-经典算法，这些算法在当前NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）设备上展现出巨大的应用潜力，尤其是在材料模拟和优化问题领域。 第四章：量子密码学与安全性证明 量子技术对现有加密体系构成了挑战，本章则侧重于开发和分析基于量子原理的密码系统。我们首先阐述了BB84协议的原理和其信息论安全性的严格证明，解释了密钥分发过程中如何利用测量塌缩的不可逆性来确保窃听行为无处遁形。 接下来的内容转向了后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）的最新进展。鉴于大规模量子计算机对RSA和ECC的威胁，我们详细介绍了基于格（Lattice-based）、基于编码（Code-based）和基于同源（Isogeny-based）的公钥加密方案。我们对这些方案的安全性基础——例如短向量问题（SVP）和最近向量问题（CVP）的难度——进行了深入探讨，并对比了它们在密钥尺寸、计算效率和安全强度方面的权衡。 第五章：量子网络与分布式计算 随着量子技术的成熟，构建跨地域的量子网络成为必然趋势。本章探讨了实现这一宏伟蓝图的关键技术挑战与解决方案。我们详细分析了量子中继器（Quantum Repeaters）的工作机制，解释了如何通过纠缠交换（Entanglement Swapping）和纠错技术来克服光纤损耗带来的距离限制。 此外，本章还涵盖了分布式量子计算的概念。讨论了如何将多个分散的量子处理器通过量子信道连接起来，形成一个更大的虚拟量子计算机。这包括对量子网络拓扑结构、路由协议以及资源分配策略的建模分析。我们还简要介绍了量子卫星通信的最新进展，以及如何利用卫星平台实现洲际级别的量子密钥分发。 附录：实用工具与模拟环境 附录为读者提供了实践操作的资源。我们推荐并详细介绍了用于量子信息处理的流行软件库，如Qiskit、Cirq和PennyLane，并提供了使用Python语言实现的经典量子门模拟代码片段。这些附录内容旨在帮助科研人员和高级学生将理论知识快速应用于实际的仿真和实验设计中。 --- 本书特色： 本书的特点在于其严谨的数学推导与前沿技术的有机结合。它不仅系统梳理了量子信息领域的经典理论，更侧重于对当前研究热点，如容错计算和后量子密码学的深度解析，为读者提供了一套全面且深入的量子信息科学知识体系。其内容深度适中，既适合高年级本科生和研究生作为教材使用，也为专业研究人员提供了可靠的理论参考。
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