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出版者:McGraw-Hill Companies

作者:Elsenpeter, Robert C.; Velte, Toby J.;

出品人:

页数:528

译者:

出版时间:2001-12-20

价格:USD 43.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780072193985

丛书系列:

图书标签:

• 光网络
• 光通信
• 网络技术
• 光纤通信
• 网络工程
• 通信工程
• 信息技术
• 光器件
• 网络协议
• 数据通信

图书简介：量子纠缠与后摩尔时代计算 书名： 量子纠缠与后摩尔时代计算 作者： [此处留空，代表作者信息] ISBN： [此处留空，代表图书识别码] 出版社： [此处留空，代表出版社信息] 出版年份： [此处留空，代表出版年份] --- 内容概述 本书深入探讨了超越传统硅基计算范式的尖端物理学、信息科学与工程应用。我们正站在一个技术转折点上：摩尔定律的物理极限日益逼近，而信息处理的需求却呈指数级增长。为了应对这一挑战，科学界正聚焦于利用量子力学的奇特特性——特别是量子纠缠——来构建下一代计算、通信与传感系统。本书旨在为对量子信息科学、新型计算架构以及未来信息技术感兴趣的读者提供一个全面而深刻的视角，详细阐述从基础理论到前沿实验的演进历程。 全书内容紧密围绕量子信息理论的基石、实现量子计算的技术路径、量子纠缠的本质及其应用，以及后摩尔时代信息基础设施的可能形态展开，完全避开了传统光网络、波分复用、光纤传输技术以及现有电信架构等主题。 --- 第一部分：量子信息科学的理论基础 (约 400 字) 本部分奠定了理解后续复杂主题所需的理论框架。我们首先回顾经典信息论的局限性，并引入量子比特（Qubit）的概念——叠加态和信息存储的新维度。 核心章节详细剖析了量子力学的基本公设，侧重于那些对信息处理至关重要的方面，例如希尔伯特空间、算符的概念以及演化方程（如薛定谔方程）。接着，本书将重点聚焦于量子纠缠（Quantum Entanglement）：这种非定域性的关联现象被视为量子信息处理的核心资源。我们将严格定义贝尔态（Bell States），并讨论如何量化纠缠的程度（如纠缠熵）。此外，本部分还将探讨量子测量的基本原理，理解测量过程如何导致波函数坍缩，以及这种随机性如何被有效地纳入信息处理模型中。最后，我们将介绍量子计算的通用模型——量子电路模型，包括基本的量子门（如Hadamard, CNOT, Toffoli门）及其酉变换特性。 --- 第二部分：量子计算架构与算法 (约 550 字) 本部分转向实现可扩展、容错的量子计算机所需的物理平台和核心算法。我们并不讨论如何使用光纤或波导来传输经典数据，而是专注于量子态的编码、操纵与保护。 首先，本书对当前主流的物理实现路径进行了详尽的比较分析。这包括超导电路（Transmons）、离子阱（Trapped Ions）、中性原子（Neutral Atoms）、拓扑量子计算的可能性，以及半导体量子点等不同架构的优势、面临的退相干挑战和可扩展性瓶颈。每一类平台下的量子比特操控技术（如微波脉冲、激光冷却、射频场等）都被深入剖析。 随后，内容转向量子算法，这些算法展示了量子计算相对于经典计算的潜在加速优势。我们将详细推导和分析： 1. 秀尔（Shor）算法：如何利用量子傅里叶变换（QFT）来实现大数因式分解的指数加速，及其对现代密码学安全性的潜在颠覆性影响。 2. 格罗弗（Grover）搜索算法：如何通过量子振幅放大技术实现对无序数据库的二次加速。 3. 变分量子本征求解器（VQE）：在量子化学模拟和材料科学中，这种混合量子-经典方法如何用于寻找基态能量。 此外，鉴于当前硬件的噪声特性，容错量子计算（FTQC）的理论基础——量子纠错码（Quantum Error Correction Codes），如表面码（Surface Codes）的结构和逻辑比特的实现机制，将作为本部分的高潮内容。 --- 第三部分：后摩尔时代的信息范式转型 (约 550 字) 本部分将视野扩展到超越传统计算和通信基础设施的未来信息范式。这部分内容完全聚焦于量子物理的非计算应用及其对未来信息处理的深远影响。 首先，我们将深入研究量子传感与计量学。通过利用量子系统的极高灵敏度，本书探讨了如何利用纠缠态或压缩态光（Squeezed States）来突破标准量子极限（SQL），实现对引力场、磁场或时间频率的超高精度测量。这种计量学的范式转变，完全不同于依赖传统信号处理技术的传感系统。 其次，本书详细讨论了量子密钥分发（QKD），特别关注基于BB84协议和设备无关（Device-Independent）协议的实现原理。我们侧重于理解信息论安全（Information-Theoretic Security）的来源，即利用量子力学原理（如不克隆定理）来保证密钥传输的绝对安全性，这与依赖复杂数学难题的公钥加密体系有本质区别。 最后，我们将探讨量子模拟器（Quantum Simulators）在解决经典计算机难以处理的复杂物理问题中的关键作用。无论是模拟强关联电子系统、高能物理过程，还是复杂的生物分子动力学，量子模拟器提供了一种直接映射物理现象到可控量子系统的途径。本书将对比模拟连续变量系统和离散变量系统的方法，并展望如何利用这些模拟结果来指导新材料的设计和基础物理学的探索，标志着计算和信息处理正在向更深层次的物理规律靠拢。 --- 本书目标读者： 本书适合具备扎实线性代数和基础物理学知识的研究生、博士后研究人员，以及希望全面了解量子计算、量子信息理论前沿进展的高级工程师和技术决策者。它不假设读者对现有光网络技术有任何先验知识。

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坦白讲，我购买《Optical Networking》的初衷是希望它能涵盖最新的光网络发展趋势，特别是那些与云计算和边缘计算紧密相关的创新技术。然而，我发现这本书的文献引用和案例分析似乎更倾向于十年前左右的技术成熟期。虽然它对100G及以下速率的传输技术做了非常扎实的总结，但对于当前业内热议的400G/800G相干传输、硅光子集成技术对网络架构的颠覆性影响，以及量子密钥分发（QKD）在现有光网络中的潜在融合点，介绍得非常初步和笼统，缺乏深入的剖析和批判性评价。读完后，我感觉自己像是在回顾一个已经非常辉煌但略显过时的历史篇章，而不是在展望即将到来的未来。它在知识的深度上做到了极致，但在时间维度上显得有些滞后，未能紧跟光网络技术迭代的惊人速度。对于追求前沿技术动向的读者，这本书的参考价值有限，更像是一份厚重的“光网络编年史”，而不是“光网络路线图”。

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这本书的叙事风格非常……干燥，用最学术的语言描绘着光网络世界的全貌。它不是那种能够激发你对光通信产生无限热情的读物，它更像是一份必须研读的官方标准文件汇编。我尤其注意到，书中对于网络故障排除和实际运维中可能遇到的“怪问题”几乎没有涉及，所有内容都围绕着“理想状态下的最佳实践”展开。例如，当我们遇到光纤老化导致的抖动增大、或者特定波长上出现难以定位的噪声源时，这本书里提供的诊断流程和工具介绍显得非常理论化，缺乏一线工程师在面对突发中断时需要的即时、实用的排查步骤。对我而言，一本好的技术书应该在讲解原理的同时，穿插一些“过来人”的经验教训，告诉我哪些看似完美的理论在现实中是如何“翻车”的，以及如何优雅地处理它们。这本书在这方面是缺失的，它提供的解决方案都是完美的、教科书式的，这让我在尝试将书本知识转化为实践能力时，感到迷茫和脱节。

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这本《Optical Networking》的书籍，坦率地说，给我的感觉是，它更像是一部面向专业工程师的深度技术手册，而非一本面向初学者的入门指南。如果你期望快速了解光网络的基本概念、历史演变或者未来趋势，这本书可能会让你感到有些吃力。它对光纤传输的物理层原理、波分复用（WDM）技术的复杂配置，以及各种协议栈的底层实现细节，进行了极其详尽的阐述。我记得翻到关于相干检测技术和非线性效应补偿的那几个章节时，那种密密麻麻的公式和晦涩难懂的术语，让我不得不停下来，反复查阅背景知识。对于我这种希望将光网络作为工具而非研究对象的读者来说，书中对DSP（数字信号处理）在光通信中应用的深入探讨，虽然技术上无可指摘，但实在太过“硬核”，阅读体验更像是在攻克一道复杂的数学难题。它没有太多生动的案例或图示来辅助理解那些抽象的物理过程，一切都建立在坚实的理论基础之上，这对于希望在实际工作中快速应用这些知识的人来说，学习曲线陡峭得有些令人望而却步。总的来说，它更适合在实验室里进行前沿研究，或者需要深入理解物理层协议的资深工程师。

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我带着极大的期望打开《Optical Networking》，希望能找到一些关于现代数据中心内部光互连的实用见解，或者至少是关于城域网（Metro）部署中成本效益分析的案例。然而，这本书的主体内容似乎将绝大部分篇幅都献给了长途骨干网的构建和维护，尤其是在强调超大容量传输和超低损耗方面的技术细节。书中对OTN（光传送网）的帧结构和管理开销进行了详尽的剖析，这固然是技术深度的一种体现，但对于我这种更关注服务编排和网络虚拟化（SDN/NFV）在光层如何落地的读者来说，这些内容显得有些滞后和不切实际。它仿佛停留在了一个“物理管道铺设完毕”的阶段，对于如何高效地管理和动态调度这些管道资源，提及的篇幅少得可怜，寥寥数语带过，缺乏深入的讨论。阅读过程中，我一直在寻找关于可编程光网络或者基于软件定义控制的章节，但收获甚微，反而被大量的光放大器、色散管理等传统技术细节所占据。这本书就像一辆配置了顶尖赛车引擎但缺少了智能导航系统的老式卡车，动力强劲，但使用起来不够灵活，无法满足当代网络对敏捷性的要求。

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这本书在组织结构上给人一种强烈的“自上而下”的逻辑感，从光信号的产生开始，层层递进到网络层协议，结构严谨到近乎苛刻。然而，这种高度集中的学术化组织方式，牺牲了读者的阅读兴趣和对全局的宏观把握。它很少跳出技术细节的泥潭，去探讨商业驱动力如何影响网络设计决策，或者监管环境如何塑造光网络基础设施的地域分布。例如，当讨论到海底光缆的铺设和管理时，书中完全聚焦于传输容量和延迟优化，却完全忽略了国际政治、成本分摊模式或者特定海域的铺设限制这些至关重要的非技术因素。对于一个希望理解光网络如何在复杂的商业和社会生态中运作的跨界学习者来说，这本书提供的信息维度太过单一，它只告诉你“能”做什么，却很少探讨“为什么”以及“在什么环境下”我们选择这样做。它更像是一份工程蓝图的细部说明，而不是一份宏观战略规划。

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