信息经济学概论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:250

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出版时间:2009-8

价格:28.00元

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isbn号码:9787111276746

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• 经济OR管理
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好的，这是一本关于量子计算与信息安全的图书简介，重点介绍其前沿技术和实际应用，旨在为读者提供深入的理论基础和实践指导： --- 《量子计算与信息安全：原理、算法与前沿应用》 导论：信息时代的范式转移 在数字信息爆炸式增长的今天，我们正站在一个技术奇点上。经典计算的极限日益凸显，尤其是在处理大规模复杂问题和应对日益严峻的网络安全威胁时。量子计算的兴起，如同一场静默的革命，正在从根本上重塑我们对计算能力和信息安全的认知。 本书旨在全面、深入地剖析量子计算的核心原理、关键算法及其在信息安全领域的颠覆性潜力与挑战。我们不仅会详细梳理支撑量子计算的物理基础和数学框架，还将探讨如何利用这些前所未有的计算范式来构建下一代安全防御体系，同时警惕其对现有加密体系构成的致命威胁。 第一部分：量子计算的理论基石 本部分将带领读者从零开始构建量子计算的理论图景，确保读者对量子力学的基本概念有扎实的理解，这是理解量子信息科学的先决条件。 1. 量子力学的数学表述： 我们将从薛定谔方程和希尔伯特空间出发，系统介绍量子态的描述——量子比特（Qubit）。与经典比特的确定性不同，量子比特的叠加态和纠缠特性是量子计算强大算力的源泉。我们详细阐述狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的应用，以及密度矩阵在描述混合态和开放系统中的重要性。 2. 量子门与电路模型： 经典逻辑门（如AND, OR, NOT）将被替换为幺正变换——量子门。本书将详尽解析单比特门（如泡利矩阵 $X, Y, Z$ 和Hadamard门 $H$）和多比特门（如CNOT, Toffoli门）的构造及其对量子态的作用。特别关注如何利用这些基本门构建通用的量子电路，实现复杂的量子操作序列。 3. 量子信息的核心现象： 叠加态（Superposition）和纠缠（Entanglement）是量子信息学的两大支柱。我们将深入探讨贝尔态（Bell States）作为最基础的纠缠资源，分析贝尔不等式的物理意义及其在检验量子真实性中的作用。此外，量子测量（Quantum Measurement）的不可逆性和概率性，及其对计算过程的干涉效应，也将被详细分析。 第二部分：量子算法与计算优势 量子计算机并非对所有问题都具有加速能力。本部分聚焦于那些展示出指数级或多项式级加速的“量子优势”算法，尤其是与信息安全密切相关的算法。 1. 量子并行性与核心算法： 我们首先介绍量子并行性（Quantum Parallelism）的概念，即如何通过一次操作评估多个输入的结果。随后，重点剖析Grover搜索算法，它提供对无序数据库进行平方加速（$sqrt{N}$ 复杂度）的能力，并将其与经典搜索算法进行量化比较。 2. 颠覆性的Shor算法： Shor算法被誉为量子计算的“杀手级应用”。本书将用大量篇幅分解其核心——量子傅里叶变换（QFT）的构造与应用。详细解释QFT如何有效地在量子态中周期性地“提取”信息，从而实现对大整数因子分解（Integer Factorization）和离散对数问题（Discrete Logarithm Problem）的指数级加速。这部分内容将直接关联到对现有公钥密码体系的威胁。 3. 量子模拟与优化算法： 除了密码学应用，我们还将探讨量子算法在物理系统模拟（如分子结构计算）和复杂优化问题（如旅行商问题）中的应用潜力，介绍变分量子本征求解器（VQE）等混合量子-经典算法的设计思路。 第三部分：量子计算对信息安全的冲击与防御 量子计算机的出现，使得依赖大数分解难度的现有公钥基础设施面临崩溃的风险。本部分深入探讨这一紧迫的安全挑战，并介绍应对策略。 1. 现有密码体系的脆弱性： 详述RSA、椭圆曲线加密（ECC）等依赖于数学难题的公钥密码体制，在面对Shor算法时的数学原理性失效。分析密钥长度与破解时间之间的关系，强调“量子大限”（Y2Q）的紧迫性。 2. 后量子密码学（PQC）的构建： 面对量子威胁，国际密码学界正在积极研发不受量子计算机影响的新型加密算法。本书系统介绍当前领先的PQC候选方案： 格基密码（Lattice-based Cryptography）： 基于最短向量问题（SVP）和最近向量问题（CVP）的复杂性，重点介绍Kyber和Dilithium等方案的安全性分析和实现细节。 基于编码（Code-based Cryptography）： 探讨McEliece密码体制的原理及其对随机纠错码理论的依赖。 多元多项式（Multi-variate Polynomial Cryptography）： 分析这类方案的代数结构和潜在的破解途径。 基于哈希和同源（Hash-based and Isogeny-based Cryptography）： 介绍它们的结构特点和签名方案。 3. 量子密钥分发（QKD）与量子安全网络： 除了数学难题的替换，我们还探讨利用量子物理定律本身来确保通信安全的方案——量子密钥分发（QKD）。详细阐述BB84、Ekert91等协议，分析其安全性证明的逻辑（如利用不可克隆定理和测量不可逆性），并讨论QKD系统在实际网络部署中面临的工程挑战，如距离限制和侧信道攻击。 第四部分：实践与前沿展望 本书的最后一部分将指导读者如何接触和实验量子计算技术，并展望该领域的未来发展方向。 1. 量子编程入门： 介绍主流的量子计算框架，如IBM Qiskit、Google Cirq或Microsoft Q。通过具体的代码示例，指导读者如何使用Python等工具构建和模拟简单的量子电路，并在真实的或模拟的量子处理器上运行程序。 2. 量子容错与硬件挑战： 讨论构建稳定、大规模通用量子计算机所面临的巨大工程难题，特别是量子退相干（Decoherence）问题。深入探讨量子纠错码（Quantum Error Correction Codes），如表面码（Surface Codes）的原理和架构，这是实现可靠量子计算的关键。 3. 未来信息社会的图景： 总结量子计算、后量子密码学和QKD这三大领域如何共同塑造下一代信息基础设施。探讨量子人工智能（QAI）的潜在影响，以及监管和标准化在推动量子技术健康发展中的角色。 结语 《量子计算与信息安全：原理、算法与前沿应用》为理工科研究生、高级工程师以及对前沿信息技术有浓厚兴趣的专业人士提供了一个全面、严谨的学习平台。通过本书的学习，读者不仅能理解量子力学在计算中的威力，更能掌握应对信息安全新时代挑战的理论武器和实践工具。

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