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出版者:Cambridge University Press

作者:Hamid Jafarkhani

出品人:

页数:318

译者:

出版时间:2005-10-31

价格:USD 85.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521842914

丛书系列:

图书标签:

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《量子纠缠与信息传输的奥秘》 简介 本书深入探讨了量子力学领域中最引人入胜的前沿课题之一：量子纠缠现象及其在信息传输、计算和传感技术中的革命性潜力。我们不再局限于经典的电磁波或光纤通信的物理极限，而是将读者的视野引向一个由叠加态和非定域性主导的全新信息维度。 全书结构严谨，从量子力学的基本公设出发，逐步构建起理解量子纠缠所需的理论基石。第一部分详细回顾了量子态、希尔伯特空间、算符理论等必要的基础知识，确保即使是初次接触量子信息学的读者也能平稳过渡。特别地，我们对“纯态”与“混合态”进行了细致的区分，为后续引入“纠缠”这一核心概念做好铺垫。 核心内容聚焦：纠缠的生成、度量与特性 本书的重头戏集中在对“量子纠缠”（Quantum Entanglement）现象的系统性阐述上。我们首先通过贝尔态（Bell States）等最小的、但又最具代表性的复合系统，直观地揭示了当两个或多个量子系统状态之间存在非经典关联时，其性质如何超越了任何局域实在论的预测。 生成机制： 理论上，我们详细分析了多种制备纠缠态的实验方法，包括： 1. 自发参量下转换（SPDC）： 这是目前实验室中最常用、最高效的纠缠光子对制备技术。我们深入剖析了非线性晶体中的能级跃迁过程，以及如何通过泵浦光的波长和晶体结构精确控制产生的纠缠光子的频率和偏振相关性。 2. 囚禁离子和超导电路： 对于固态和原子物理的交叉领域，我们探讨了如何利用激光冷却或微波脉冲，在离子阱或超导量子比特（如Transmons）中实现高保真度的两比特门操作，进而产生高纯度的纠缠态，这是构建量子计算机的基石。 3. 量子点与半导体结构： 针对集成化和可扩展性的需求，本书讨论了在半导体异质结中，通过电子自旋或空穴的耦合来诱导出稳定纠缠态的前景。 度量标准： 如何量化“纠缠的程度”是该领域的一个关键挑战。本书系统介绍了多种纠缠度量指标，并讨论了它们的数学基础和物理意义： 纠缠熵（Entanglement Entropy）： 特别是冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy），如何作为划分系统为一个子系统后，衡量其纠缠程度的有效工具。我们分析了其在临界现象和量子场论中的应用。 纠缠见证（Entanglement Witness）： 侧重于实验验证。我们讲解了如何构造出只对纠缠态产生负期望值的可观测算符，从而在不完全测量系统波函数的情况下，证明纠缠的存在性。 纠缠资源理论： 从更抽象的角度，讨论了纠缠作为一种物理资源的转化和守恒性质。 信息传输的革命：超越香农极限 本书的第二部分将理论与应用紧密结合，重点聚焦于纠缠在信息传输方面的颠覆性能力，这与经典的编码理论（如信道容量、错误修正码）形成了鲜明对比。 量子隐形传态（Quantum Teleportation）： 这是理解纠缠潜能最直接的体现。我们不仅详细描绘了实现量子态无损传输的三个核心步骤（贝尔基测量、经典信道辅助、酉变换恢复），更深入分析了其背后的信息学意义——信息的“传输”与物质的“移动”之间的哲学区分。我们还探讨了远程纠缠分发（Entanglement Distribution）在构建量子网络中的关键作用。 超密编码（Superdense Coding）： 与隐形传态相反，该技术展示了如何利用一个预先共享的纠缠对，通过发送一个经典比特的信息，实现对两个经典比特信息的编码传输，极大地提高了单通道的传输效率。 量子密钥分发（QKD）与安全性： 虽然本书不侧重于完整的密码学，但我们详细阐述了基于纠缠的QKD协议（如Ekert91协议）如何利用量子不可克隆定理和测量扰动原理，提供理论上不可破解的密钥分发机制。这揭示了量子物理如何从根本上重塑信息安全的基础。 未来展望：纠缠的宏观与热力学 在最终部分，我们将目光投向更广阔的领域。我们探讨了纠缠在凝聚态物理中的角色，例如在拓扑量子计算中，纠缠的非局域性如何构建出抵抗局域干扰的保护机制。我们还触及了纠缠与热力学之间的深刻联系，包括纠缠对系统基态能量的影响，以及量子热机中纠缠作为一种有效“燃料”的可能性。 本书的写作风格力求精确且富有洞察力，避免冗余的叙述，旨在为有志于深入理解量子信息科学前沿的物理学、工程学和数学领域的研究人员与高级学生，提供一本全面、深入且具有前瞻性的参考著作。它要求读者具备扎实的线性代数和基础量子力学知识，并准备好迎接信息处理领域中最深刻的范式转变。

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说实话，我拿到《Space-Time Coding》这本书的时候，我并没有抱太高的期望，我总觉得“时空编码”这个名字听起来就有些晦涩难懂，可能是一本只适合专业人士阅读的书籍。但是，当我真正开始阅读它的时候，我才发现我完全错了。这本书的作者，简直是一位将复杂概念“化繁为简”的大师。他没有一上来就抛出大量的专业术语和复杂的公式，而是从一些非常基础的通信原理讲起，比如信号的衰减、噪声的干扰等等，这些都是我们日常生活中能够接触到的现象。然后，他巧妙地将这些基础概念与“时空”这个更宏大的概念联系起来，探讨如何在时间这个维度上去优化信息的编码和传输。我特别喜欢书中关于“时空分集”的讲解，作者用了一个非常形象的比喻，把信号比作水流，在不同的时间和空间上进行分流，从而确保水流能够顺利到达目的地。这个比喻让我瞬间就明白了时空编码的本质——利用时空的冗余性来提高信息的可靠性。而且，这本书的写作风格也十分独特，它不像很多学术著作那样枯燥乏味，而是充满了作者的个人思考和见解，偶尔还会穿插一些有趣的类比，让原本复杂的内容变得生动有趣。我感觉这本书就像是一位经验丰富的向导，带领我在信息科学的广袤森林中探索，一步步揭示隐藏在背后的奥秘，让我受益匪浅。

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老实说，当我第一次看到《Space-Time Coding》这个书名时，我的第一反应是它可能是一本纯粹的理论性著作，充斥着各种复杂的数学公式和高深的物理概念，可能只适合那些在相关领域深耕多年的专业人士阅读。然而，当我真正开始阅读这本书之后，我才惊喜地发现，我的担忧完全是多余的。作者在内容的处理上，展现出了极高的智慧和技巧。他并没有回避理论的深度，但却通过多种方式，将这些复杂的理论变得触手可及。比如，书中巧妙地运用了大量的图示和流程图，将抽象的编码过程可视化，让我能够更直观地理解信息是如何在时空中进行编码和传输的。我印象特别深刻的是书中关于“码分多址”技术与时空编码结合的章节，作者用了一个非常生动的比喻，将不同的用户比作在不同时间和不同空间发送信号的信号源，通过时空上的巧妙设计，避免了信号的相互干扰。这种类比，让一个原本可能非常枯燥的技术概念，变得异常鲜活和易于理解。而且，这本书的语言风格也非常清晰流畅，没有那种生硬的学术腔调，反而带着一种娓娓道来的亲切感。作者似乎非常擅长把握读者的心理，他总能在恰当的时机，给出最符合读者认知习惯的解释。我感觉这本书不仅仅是传授知识，更是在潜移默化地培养我的科学思维方式。它让我开始从一个全新的角度去审视我们身边的通信技术，去思考信息是如何在复杂的时空环境中被高效、可靠地传递的。

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我一直以来对物理学和信息科学的交叉领域都充满了浓厚的兴趣，而《Space-Time Coding》这本书，无疑满足了我对这一探索的渴望。它不仅仅是一本关于通信技术的书籍，更是一次对信息传播本质的深刻剖析，一次将我们对时空理解的边界向外拓展的旅程。作者以一种极为严谨的学术态度，却又不失引人入胜的叙事风格，带领读者深入到“时空编码”的殿堂。我尤其被书中关于“相对论效应”对信息传输影响的讨论所吸引。这让我开始思考，我们通常所理解的“实时通信”，在极端时空条件下，是否真的能够保持同步？书中对这些前沿问题的探讨，既展现了作者深厚的理论功底，又充满了对未来科技发展的深刻洞察。它不仅仅是在讲述技术，更是在启发我们对宇宙运行规律的思考。书中的图示设计也相当精妙，它们并非简单的插图，而是与文字内容相辅相成，将抽象的概念具象化，让读者能够更清晰地理解复杂的时空编码模型。我感觉这本书就像是一场精心策划的智力游戏，每一个章节都设置了一个新的谜题，等待着读者去解答，而每一次解答，都带来了新的认知和启发。它是一本能够让你在阅读过程中，不断突破思维定势，拓展认知疆界的佳作。

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我一直认为，很多科学著作之所以难以吸引普通读者，是因为它们过于专注于理论的深度，而忽略了叙事的吸引力。《Space-Time Coding》这本书，却在这方面做出了令人惊叹的尝试。它并没有像某些教科书那样，用大段大段的公式和定义来轰炸读者，而是采用了一种更加故事化的叙事方式，将抽象的时空编码概念融入到一个个引人入胜的场景中。例如，书中在探讨如何利用时空维度来克服信号衰减时，竟然引用了一个关于古代烽火台传递信息的例子，这简直太有创意了！它让我意识到，即使在科技不发达的古代，人们也已经在以自己的方式进行着某种形式的“时空编码”。这样的类比，不仅生动形象，而且极大地降低了理解门槛。这本书的作者仿佛是一位出色的说书人，他不仅学识渊博，而且善于引导读者的思考。在阅读过程中，我常常会不自觉地进入作者所设定的情境，去想象那些编码过程是如何进行的，去感受信息在时空中流转的奇妙。书中的逻辑性也非常强，每一部分都好像是为下一部分做铺垫，循序渐进，直到最后将整个时空编码的体系展现在读者面前。我尤其喜欢关于“时空联合编码”的章节，它让我对信息传输的效率和鲁棒性有了全新的认识，原来我们还可以从时间这个维度去“叠加”信息，这简直是匪夷所思。这本书的阅读体验，远超我对于一本专业性书籍的预期，它让我觉得学习科学知识，也可以是一场充满乐趣的冒险。

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这本《Space-Time Coding》究竟是怎样的书呢？我拿到它的时候，还真是对这个名字充满了好奇，总觉得它会带我进入一个充满科幻色彩的未知领域。然而，当我深入阅读之后，我才意识到，这本书所探讨的“时空编码”远比我想象的要更为宏大和深刻。它不仅仅是关于信息传输的某种技术，更是对我们理解现实世界运行方式的一种全新视角。作者以一种非常引人入胜的方式，将那些通常只出现在物理学前沿研究中的概念，以一种相对易于理解的语言呈现出来。我特别喜欢其中关于量子纠缠如何影响信息传递的部分，它让我开始思考，我们所熟知的“传递”是否真的只是一个单向的过程，还是可能存在某种更深层次的、跨越时空的连接。这本书的结构也相当巧妙，它并非直接抛出复杂的公式，而是循序渐进地构建知识体系，从基础的通信理论出发，逐步深入到时空几何和信息论的交叉领域。每一个章节都像是一扇新的大门，推开之后，眼前豁然开朗，充满了惊喜。我常常在阅读过程中停下来，反复咀嚼作者的观点，试图将其与我已有的知识进行关联和碰撞，这过程本身就充满了乐趣。这本书的深度和广度都让我印象深刻，它不仅仅是一本技术手册，更是一次思想的启迪，它挑战了我固有的认知，让我对科学的边界有了更深的敬畏。我强烈推荐给任何对信息科学、理论物理，乃至宇宙奥秘感兴趣的读者，它绝对会为你打开一扇通往全新认知的大门。

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我通常对那些名字听起来就非常“硬核”的书籍持保留态度，觉得它们可能会非常枯燥，阅读起来如同嚼蜡。《Space-Time Coding》在这一点上，可以说是彻底颠覆了我的固有印象。这本书的作者，简直就是一位将复杂概念“化繁为简”的大师。他没有直接抛出艰深的理论，而是从一些非常生活化的场景入手，比如我们日常生活中接收无线电信号时遇到的各种问题，然后逐步引导读者去思考，如何通过“时空”这个概念来解决这些问题。我特别喜欢书中对于“时空冗余”的讨论，作者用了一个非常形象的比喻，把多余的信息比作我们在旅行时多带的备份，虽然看起来有点浪费，但在关键时刻却能起到至关重要的作用。这个比喻让我瞬间明白了时空编码的本质——在时间的维度上进行信息的重复和分布，从而提高信号的鲁棒性。书中的逻辑结构也非常清晰，它就像是一个精心设计的迷宫，每一步都将你引向更深层的理解，让你在探索的过程中，既感到挑战，又充满乐趣。而且，作者的写作风格非常具有个人魅力，他并不是机械地罗列事实，而是会分享他自己的思考过程，以及一些有趣的轶事，这让整本书读起来充满了人情味。我经常在阅读时，被作者的某些观点所打动，或者被他巧妙的类比所折服。这本书让我意识到，即使是像“时空编码”这样高深的领域，也可以以如此引人入胜的方式呈现出来。

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说实话，在翻阅《Space-Time Coding》之前，我对于“时空编码”这个概念的理解几乎为零，觉得它可能是一个非常晦涩难懂的、只存在于高科技实验室里的东西。然而，这本书用一种非常接地气的方式，把我带入了它的世界。作者似乎非常了解读者的起点，他没有一上来就使用大量我无法理解的术语，而是从一些非常基础的通信原理讲起，比如信号的衰减、噪声的干扰等等，这些都是我们日常生活中能够体会到的现象。然后，他巧妙地将这些基础概念与时空的概念联系起来，探讨如何在时空这个广阔的维度上去优化信息的编码和传输。我印象最深刻的是书中关于“多普勒效应”在编码中的应用，这让我脑海中瞬间闪过很多科幻电影里的场景，原来那些看起来遥不可及的技术，都有着如此扎实的理论基础。而且，书中并没有局限于理论的阐述，而是插入了一些实际的应用案例，虽然我可能无法完全理解其中的技术细节，但这些案例的出现，极大地增强了我对这本书内容的认知和理解。它让我看到了“时空编码”在现实世界中的价值和潜力，比如在卫星通信、深空探测等领域，它扮演着多么重要的角色。这本书的写作风格也十分独特，它不像很多学术书籍那样枯燥乏味，而是充满了作者的个人思考和见解，偶尔还会穿插一些有趣的类比，让原本复杂的内容变得生动有趣。我感觉这本书就像是一位经验丰富的向导，带领我在信息科学的广袤森林中探索，一步步揭示隐藏在背后的奥秘，让我受益匪浅。

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我必须承认，在拿起《Space-Time Coding》这本书之前，我对于“时空编码”这个概念的理解，几乎是停留在一种非常模糊的科幻想象层面。我以为它可能只是某种虚无缥缈的理论，或者只在科幻小说里才会出现的情节。然而，这本书用一种极其扎实和富有说服力的方式，把我从这种模糊的想象中拉了出来，让我看到了它真实而又令人惊叹的应用价值。作者在书中，以一种极其精妙的方式，将那些看起来遥不可及的物理概念，与我们日常生活中最基本的通信需求联系起来。我印象最深刻的是书中关于“多径传播”和“时空编码”之间关系的论述。作者通过一个生动的例子，解释了如何在同一时刻、在不同的空间路径上传输信息，从而有效地克服信号衰减和干扰。这让我意识到，原来我们在接收手机信号时遇到的各种问题，竟然可以通过如此巧妙的时空设计来解决。而且，这本书的写作风格也非常吸引人，它不像很多技术书籍那样枯燥乏味，而是充满了作者的个人思考和独到见解。我常常在阅读过程中，被作者的某个观点所打动，或者被他严谨的逻辑所折服。这本书的结构安排也相当出色，它从基础的概念讲起，逐步深入到更复杂的理论，最终引向实际的应用，整个过程就像是一次精心设计的知识探索之旅，让我感到既有挑战，又充满成就感。

评分☆☆☆☆☆

当我打开《Space-Time Coding》这本书时，我首先被它别具一格的书名所吸引。它似乎暗示着一种超越传统信息论的全新视角，一种能够将信息与宇宙的基石——时空——联系起来的深刻洞察。随着阅读的深入，我发现这本书的内容远远超出了我的最初想象。它不仅仅是一本介绍某种通信技术的书籍，更像是一次对信息本质和宇宙运行规律的哲学性探索。作者以一种非常宏大的视野，将信息论、通信工程、相对论物理等多个学科的知识融会贯通，构建了一个全新的理论框架。我尤其对书中关于“时空度量”对信息传输影响的探讨印象深刻。这让我联想到，我们通常认为信息传输是一个线性的过程，但实际上，时空的弯曲和扭曲，是否也会对信息的传播速度和路径产生影响？书中对这些问题的解答，既有严谨的理论推导，又不失启发性的思考。作者的语言风格也十分独特，他能够用一种诗意而又精准的语言，描述那些极其抽象的概念。我常常在阅读某个段落时，会不自觉地停下来，反复品味其中的词句，感受作者所传达的深邃思想。这本书的结构安排也十分巧妙，它并非简单地按照技术发展的顺序来展开，而是从概念的起源、理论的推演，再到实际的应用，层层递进，让读者在不知不觉中，对整个时空编码的领域有了全面的认识。它是一本能够激发读者深入思考，拓展认知边界的杰作。

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在我看来，一本真正优秀的书籍，应该能够点燃读者的好奇心，并引导他们走向更深的探索。《Space-Time Coding》这本书，无疑做到了这一点。当我第一次翻开它的时候，我便被书中那种对未知领域的好奇心所吸引。作者以一种非常独特的方式，将“时空”这个宏大而抽象的概念，与“编码”这个相对具象的技术手段联系起来。他并没有直接抛出复杂的理论，而是从一些我们日常生活中能够感受到的现象出发，比如信号的延迟、传输的损耗等等，然后逐步引导读者去思考，如何通过在时空中进行信息的编码来解决这些问题。我印象最深刻的是书中关于“纠错码”和“时空冗余”的结合。作者用了一个非常生动的比喻，将多余的信息比作在不同时间和地点分散种植的种子，即使有一部分种子未能发芽，其余的也能保证收获。这个比喻让我对时空编码的鲁棒性有了更深刻的理解。而且，这本书的写作风格也非常吸引人，它不像很多技术书籍那样枯燥乏味，而是充满了作者的个人思考和独到见解。我常常在阅读过程中，被作者的某个观点所打动，或者被他严谨的逻辑所折服。这本书的结构安排也相当出色，它从基础的概念讲起，逐步深入到更复杂的理论，最终引向实际的应用，整个过程就像是一次精心设计的知识探索之旅，让我感到既有挑战，又充满成就感。

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