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出版者:中国人口

作者:赵子宜//王赫男

出品人:

页数:444

译者:

出版时间:2010-2

价格:24.80元

装帧:

isbn号码:9787510103308

丛书系列:

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科技前沿：量子计算与信息安全深度解析 图书简介 本书深入探讨了量子计算的理论基础、发展现状及其对信息安全领域的颠覆性影响。我们聚焦于量子比特（Qubit）的特性、量子门操作的原理，以及实现通用量子计算机面临的工程挑战。同时，本书详尽阐述了量子算法，特别是Shor算法和Grover算法，如何破解当前主流的公钥加密体系（如RSA和ECC），并系统介绍了抗量子密码学（PQC）的最新进展，包括格基密码、哈希函数密码和多元二次方程密码等主流方案的数学原理、安全性分析及实现细节。 第一部分：量子计算的物理基石与理论模型 第一章 量子力学基础与量子信息理论的诞生 1.1 经典信息论的局限与信息物理学的回归 本章首先回顾了香农信息论在经典计算中的核心地位，并引出了在微观尺度下，信息与物理实在之间不可分割的联系。我们将探讨玻尔的互补原理、海森堡不确定性原理等基本量子力学概念，如何从根本上重塑我们对信息存储和处理的理解。重点分析了为什么经典比特（0或1）无法完全描述微观系统的状态。 1.2 量子比特（Qubit）：超越二元的复杂性 详细介绍量子比特的概念，区别于经典比特的确定性状态。通过复数向量空间（希尔伯特空间）来定义量子态，深入解析叠加态的数学表示：$alpha|0 angle + eta|1 angle$。我们不仅会探讨 $|alpha|^2 + |eta|^2 = 1$ 的归一化约束，还将分析测量过程的概率性坍缩，以及如何通过测量获取经典信息。 1.3 量子纠缠：非定域性的核心驱动力 纠缠态是量子计算超越经典计算的关键资源。本章将用贝尔态（Bell States）作为实例，阐释纠缠现象的非定域性（Non-locality），即爱因斯坦所称的“鬼魅般的超距作用”。我们将讨论纠缠度的量化方法，如冯·诺依曼熵，并初步探讨纠缠在量子隐形传态和量子密钥分发中的应用基础。 1.4 量子逻辑门与电路模型 介绍构建量子算法的基本单元——量子门。详细分析单比特门（如泡利矩阵$X, Y, Z$和Hadamard门$H$）的作用，并重点解析双比特门，特别是受控非门（CNOT）。CNOT门是产生和操纵纠缠态的核心工具。最后，我们将展示如何使用通用量子门集（如${H, CNOT, T}$）来构造任意幺正变换，奠定量子电路模型的可计算性基础。 第二章 容错量子计算的工程挑战 2.1 噪声的侵袭：退相干与错误率 量子系统的脆弱性是实现大规模计算的首要障碍。本章细致分析退相干（Decoherence）的物理机制，包括弛豫时间$T_1$和相干时间$T_2$。我们将对比超导电路、离子阱、拓扑量子位等主流硬件平台在噪声抑制方面的优劣势。 2.2 量子纠错码：从经典到量子的飞跃 介绍量子纠错（QEC）的基本思想——通过编码冗余来保护信息，但不同于经典纠错，量子纠错必须在不测量（不破坏叠加态）的情况下实现错误检测和校正。深入解析表面码（Surface Code）和CSS码（Calderbank-Shor-Steane Codes）的结构、稳定子测量方法和逻辑比特的构造，这是构建容错量子计算机（FTQC）的必经之路。 第三部分：量子算法与密码学的颠覆 第三章 核心量子算法的数学结构 3.1 量子傅里叶变换（QFT）与相位估计 量子傅里叶变换是许多高效量子算法的核心子程序。本章详细推导QFT的电路结构和计算复杂度，并将其应用于量子相位估计算法（QPE）。QPE算法是求解本征值问题的强大工具，其指数级加速是Shor算法的基础。 3.2 Shor算法：对大数分解的终结 系统剖析Shor算法的完整流程：将大数分解问题转化为周期查找问题，然后利用QPE高效求解周期。详细分析因子分解的复杂度对比：经典算法（如普通数域筛选法）的次指数时间复杂度与Shor算法的多项式时间复杂度之间的巨大差异，从而明确其对RSA和Diffie-Hellman协议的威胁。 3.3 Grover算法：无序数据库搜索的加速 阐述Grover算法如何通过迭代的振幅放大技术，将对$N$个元素的无序搜索时间复杂度从$O(N)$降低到$O(sqrt{N})$。通过几何视角解释迭代操作如何逐步将目标态的概率振幅推向1，并讨论其在优化问题中的应用潜力。 第四部分：抗量子密码学（PQC）的构建与评估 第四章 基于格的密码系统：安全性与实现 4.1 格（Lattice）的数学基础 详尽介绍格的定义、最短向量问题（SVP）和最近向量问题（CVP）等核心难题。强调这些问题的计算复杂性在最坏情况下与量子计算的抗性之间的内在联系。 4.2 LWE/Ring-LWE的安全性分析 深入研究基于学习错误（LWE）和环形LWE（Ring-LWE）的公钥加密和密钥交换方案（如Kyber和Dilithium）。分析其安全性依赖于对格问题的近似求解难度，并讨论不同参数集（维度、模数）对安全等级的影响。 4.3 密钥封装与数字签名 详细介绍基于格的密钥封装机制（KEM）和数字签名方案的工作流程，包括编码、加噪、解码和验证步骤。重点讨论如何管理和减少签名/公钥的大小，以满足实际应用的需求。 第五章 后量子时代的多元化防御策略 5.1 基于哈希函数的签名方案（SPHINCS+） 介绍Merkle树的原理及其在后量子签名中的应用。重点分析基于哈希的签名方案（如SPHINCS+）的单向性和状态管理问题，及其提供确定性安全性的优势。 5.2 基于编码的密码系统（McEliece/NTRU） 回顾经典的基于编码的加密方案（如McEliece），分析其依赖于解码代数几何或特定线性码的难度。探讨NTRU的结构，它结合了格结构和多项式环的特性，并分析其在密钥生成和加密效率上的平衡点。 5.3 密码学迁移的路线图与混合模式 讨论从现有基础设施向PQC迁移的实际挑战，包括协议兼容性、性能开销和标准制定进度。最后，提出在过渡期内采用“混合模式”（Hybrid Mode）加密的必要性，即同时使用经典和PQC算法，以确保在任一算法被破解时系统仍能保持安全。 附录 线性代数与抽象代数回顾（希尔伯特空间、有限域、多项式环） 本书旨在为密码学研究人员、高级计算机科学学生以及关注信息安全战略的决策者提供一个全面、深入且技术严谨的量子计算与后量子密码学的参考指南。内容紧密结合最新的学术研究和标准化工作，确保读者能够掌握理解和应对量子威胁所需的全部理论工具和工程实践知识。

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这套书真的是我当初孕期做功课时意外发现的宝藏，我本来是想找一本关于宝宝早期启蒙的书，结果翻到了它。虽然名字听起来有点“技术性”，像是那种大部头的专业书籍，但拿到手才发现，设计得非常人性化，颜色搭配也很柔和，给人的感觉很舒服。最重要的是，它里面的内容，虽然名字叫“百科”，但一点都不枯燥，反而写得非常生动有趣。比如，讲到一些训练宝宝精细动作的小游戏，里面配的插图都非常清晰可爱，还有一些小故事，让宝宝在玩乐中就能学习。我特别喜欢其中关于培养孩子独立性的章节，里面有很多让我茅塞顿开的建议，比如如何鼓励宝宝自己吃饭，如何引导他们自己穿衣服，这些看似简单的小事，做起来却是需要技巧的。书里还介绍了很多适合不同月龄宝宝的绘本，并且对这些绘本的特点和阅读方法做了详细的讲解，这对我来说简直是福音，因为我真的不知道该怎么给宝宝选书，也不知道怎么读才能真正吸引他们。而且，这本书并不是那种一味灌输知识的，它更注重引导家长如何观察自己的孩子，理解孩子的需求，然后再根据孩子的特点来选择适合的活动和学习方式，这种“因材施教”的理念贯穿始终，让我觉得非常有启发性。

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这本书给我的感觉，就像是一份精心准备的“育儿指南”，而且这份指南非常细致入微。我当初之所以选择它，是因为我希望有一本能够涵盖宝宝从出生到三岁这个关键时期所有可能遇到的疑问的书，结果它几乎满足了我的所有期待。书中在关于宝宝的“健康与护理”部分，写得非常专业且易懂，比如如何给宝宝洗澡、换尿布、安抚哭闹等等，这些基础的护理知识，书里都做了详尽的图文讲解。更让我惊喜的是，它还涉及到了关于宝宝的“睡眠训练”和“如厕训练”等进阶内容，并且提供了多种不同的方法，让我可以根据自己宝宝的实际情况进行选择和尝试。我特别欣赏它在“早期阅读”部分的建议，它不仅仅是推荐一些绘本，更重要的是教授了如何通过亲子阅读来培养孩子的语言能力、想象力和情感认知，这让我觉得这本书的价值远远超出了我的预期。而且，这本书的语言风格很平实，没有华丽的辞藻，但每个字都充满了经验和智慧，让我读起来感觉非常踏实，也让我对育儿这件事充满了信心。

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坦白说，我买这本书的时候，主要是被它的“实用”两个字吸引的，毕竟带娃已经很累了，希望能找到一本能帮我解决实际问题的书。结果它真的做到了，而且做得超出我的预期。这本书最打动我的地方在于，它非常贴近生活，里面讲的很多问题都是我带娃过程中经常会遇到的，比如宝宝不肯睡觉怎么办？宝宝挑食怎么办？宝宝爱打人怎么办？这些都是让我头疼的问题，而这本书给出了很多非常具体、可操作的解决方案。我印象最深的是关于“情绪管理”的那一部分，它教我如何理解宝宝为什么会哭闹，如何安抚他们，以及如何引导他们表达自己的情绪，而不是压抑。书里还列举了很多不同情境下的沟通技巧，比如在宝宝犯错时如何批评，在宝宝成功时如何鼓励，这些都让我觉得非常有条理。而且，这本书的语言风格很亲切，没有那种高高在上的说教感，反而像一个经验丰富的妈妈在和你分享她的育儿心得，让我觉得很受用。它让我从一个手忙脚乱的新手妈妈，逐渐变成一个更加从容、自信的妈妈。

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这本书带给我的感受，更像是一种“静心”和“启迪”。我当初买它，其实是为了想了解一下0-3岁这个阶段孩子的大致发展规律，以及我应该在这个阶段做些什么。这本书在这方面做得非常出色，它把孩子在不同月龄段的生理、心理、认知发展特点都讲得非常清晰，让我对宝宝的成长有了更直观的认识。但它更深层的影响在于，它让我学会了“慢下来”，学会了去“感受”孩子。书里有很多关于如何和宝宝进行高质量陪伴的建议，比如如何通过眼神交流，如何通过触摸，如何通过一起探索世界来建立深厚的亲子关系。它让我明白，育儿不是一场竞赛，而是和孩子一起成长的旅程。它还介绍了很多引导孩子观察自然、感受生活的小方法，比如带宝宝去公园观察植物，去超市认识不同的食物，这些看似简单的活动，在书中被赋予了更深的意义，让我看到了教育的无限可能。这本书让我重新审视了“教育”的定义，不再仅仅是知识的传递，更是对孩子品格、情感和独立意识的培养。

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我必须说，这本书的封面设计实在是太吸引人了，那种温暖的色调和可爱的插画，第一眼就让我觉得它和别的育儿书不一样。我原本的期待是希望它能提供一些简单易行的早教方法，结果打开之后，它给我的惊喜远远超出了我的预料。它里面有一大部分内容是关于如何激发孩子想象力和创造力的，这部分真的太有价值了！我一直很担心孩子会沉迷于电子产品，这本书就给了我很多很好的替代方案。比如，它里面介绍了很多利用生活中的废旧物品制作玩具的方法，比如纸箱、塑料瓶等等，这些小制作不仅环保，还能让孩子在动手的过程中发挥创意，而且成品往往能给他们带来巨大的成就感。还有一些关于角色扮演游戏的设计，都写得非常详细，从道具准备到游戏引导，都考虑得周全。我最喜欢的是关于“故事创作”的部分，书中提供了很多有趣的引导语和素材，鼓励家长和孩子一起编织故事，这不仅能锻炼孩子的语言表达能力，还能增进亲子关系。这本书让我深刻意识到，早教并不只是知识的灌输，更是对孩子心灵的滋养和潜能的激发，它让我看到了一个更广阔的育儿视野。

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