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出版者:Springer

作者:Bahaa E. A Saleh

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1978

价格:$ 58.70

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540082958

丛书系列:

图书标签:

• 光电子
• 光电效应
• 统计物理
• 量子力学
• 半导体物理
• 表面物理
• 真空技术
• 光谱学
• 材料科学
• 固态物理

好的，这是一本关于量子力学基础与实验方法的专著的简介，不涉及您提到的那本书的内容。 --- 《量子动力学与信息论前沿：纠缠态的制备、操控与测量》 著者： [此处填写虚构的专家姓名，例如：张伟、李明] 出版社： [此处填写虚构的出版社名称，例如：高等教育科学出版社] 出版年份： [此处填写虚构年份，例如：2024年] 内容提要 本书系统深入地探讨了现代量子信息科学和量子光学领域的核心问题，重点聚焦于如何精确地制备、可靠地操控以及有效地测量复杂量子态，尤其是多体纠缠系统。该书不仅为理论物理学家和量子信息研究人员提供了坚实的数学框架和概念基础，也为实验物理学家在超导电路、囚禁离子、光子系统等前沿平台上实现高保真度的量子计算和量子模拟提供了详尽的指导。 本书的结构设计遵循了从基本原理到前沿应用的递进逻辑，共分为六大部分，二十章内容，力求覆盖当前量子动力学研究中最具活力的几个方向。 --- 第一部分：量子动力学基础与演化框架 本部分旨在为读者打下坚实的理论基础，回顾量子力学中描述系统时间演化的基本公设，并引入处理开放系统（与环境耦合）的必要工具。 第一章：量子态的描述与演化公设 详细阐述了希尔伯特空间、态矢量以及密度算符在描述纯态和混合态中的作用。重点分析了薛定谔方程和海森堡绘景下的动力学演化，并引入了量子算符的谱分解方法。 第二章：开放量子系统的理论工具 这是理解真实物理系统动态行为的关键。本章详细介绍了主方程（Master Equation）的推导，特别是Lindblad形式的限制性条件和物理意义。讨论了量子减除（Quantum Tracing）技术，以及如何使用量子通道（Quantum Channels）来表征开放系统对量子态的影响，为噪声和退相干分析奠定基础。 第三章：时间演化算符与量子传播 深入探讨了时间演化算符 $mathcal{U}(t)$ 的性质。分析了其在系统哈密顿量非时间依赖和时间依赖情况下的精确求解方法，包括Dyson级数展开在高阶微扰理论中的应用。引入了玻恩-奥本海默近似的动力学解释。 --- 第二部分：多体纠缠的量化与结构分析 纠缠是量子信息的核心资源。本部分致力于提供量化和识别不同类型纠缠的严谨工具。 第四章：纠缠的数学形式与度量 详细区分了可分离态和纠缠态。核心内容集中于纠缠熵（Entanglement Entropy）的计算，包括冯·诺依依曼熵（Von Neumann Entropy）在二分系统中的应用，以及其在边界量子场论中的普适性。 第五章：多体纠缠的结构分类 超越简单的二体纠缠，本章探讨了GHZ态、W态等典型多体纠缠态的构造原理。引入了纠缠见证者（Entanglement Witnesses）的概念，阐述了如何通过可观测量的测量来证明系统处于纠缠态，即使不能完全确定系统波函数。 第六章：纠缠动力学与退化 研究纠缠态在环境噪声下的时间演化。分析了退相干过程如何影响纠缠的衰减速率，并探讨了“纠缠的破碎”（Entanglement Sudden Death, ESD）现象及其物理机制。 --- 第三部分：量子态的精确制备技术 本部分将理论概念转化为可操作的实验步骤，聚焦于高保真度量子态的生成。 第七章：基于强耦合系统的态制备 讨论了原子与腔的相互作用（Jaynes-Cummings模型）在生成特定光子数态和纠缠态中的应用。详细分析了Rabi振荡在实现特定单量子比特翻转操作中的精确控制。 第八章：囚禁离子系统中的集体激发 深入探讨了激光冷却和电磁陷阱技术如何用于制备离子晶体。重点阐述了Mølmer-Sørensen门（MS门）的原理，这是实现高保真度多比特纠缠的关键技术。 第九章：超导量子比特的调控与耦合 分析了Transmon、Xmon等超导电路的能级结构，及其在微波脉冲驱动下的动力学响应。阐述了如何利用可调耦合器（Tunable Couplers）来实现快速、低串扰的双量子比特门操作。 第十章：基于拓扑保护的态制备探索 简要介绍了拓扑量子计算中对准简并能级和利用非阿贝尔任意子的潜力，侧重于制备对局部噪声具有鲁棒性的量子态。 --- 第四部分：量子态操控与门操作的优化 本部分关注于如何通过外部控制场，精确地引导量子系统在希尔伯特空间中移动。 第十一章：优化控制理论在量子操控中的应用 系统介绍了GRAPE（Gradient Ascent Pulse Engineering）和Krotov方法等数字优化技术。阐述了如何利用这些方法来设计具有特定频谱和形状的控制脉冲，以克服瞬态噪声和未知的系统参数。 第十二章：去共振驱动与拉曼技术 讨论了如何利用多能级系统中的拉曼过程来实现特定的有效哈密顿量。重点分析了准能级（Adiabatic Passage）技术，如STIRAP（Stimulated Raman Adiabatic Passage），在无损态转移中的应用。 第十三章：量子门的保真度与误差分析 定义了门操作的保真度（Fidelity）和平均门保真度（Average Gate Fidelity）。系统分析了各种误差源（如脉冲失真、退相干）对门操作性能的影响，并讨论了误差缓解策略。 --- 第五部分：量子态的测量与层析技术 准确的测量是验证所有理论和实验成果的最终环节。 第十四章：单量子比特和多量子比特的投影测量 详细介绍了量子测量公设，并区分了投影测量和弱测量。讨论了在不同物理系统中（如光子计数、离子荧光探测）实现投影测量的实验技术。 第十五章：量子态层析（Quantum State Tomography, QST） 这是重建未知密度矩阵的核心方法。本章详细推导了完整QST所需的最小测量集，讨论了线性反演方法的局限性。 第十六章：压缩态层析与高效表征 针对高维或多体系统，完整QST的资源需求过大。本章引入了压缩量子态层析（Compressed Sensing Quantum Tomography）和特征函数层析（Characteristic Function Tomography）等高效表征方法，显著降低了所需样本的数量。 第十七章：量子过程层析（Quantum Process Tomography, QPT） 介绍如何通过测量系统的输入输出关系来完全表征一个未知的量子操作（通道）。讨论了QPT在噪声和非理想门操作下的实施挑战。 --- 第六部分：前沿应用与展望 第十八章：量子模拟中的动力学研究 探讨如何利用可控的量子系统（如模拟器）来研究难以用经典计算机解决的物理问题，例如高居里点超导体的磁性激发、强关联电子系统的相变动力学。 第十九章：纠错码与容错计算的动力学要求 分析了编码和解码过程中对量子门速度和保真度的严格要求。探讨了表面码（Surface Codes）中，逻辑门操作的序列化与并行化设计。 第二十章：面向未来计算的性能指标 总结了当前量子技术面临的工程挑战，包括可扩展性、长相干时间以及系统间的互联技术。展望了在量子霸权（Quantum Supremacy）之后，下一代量子设备在解决实际科学问题中的潜力与路径。 --- 本书特色： 本书的特点在于其强大的实验导向性和方法论深度。它不仅提供了描述量子现象的数学语言，更深入剖析了在实际实验装置中如何克服噪声、实现高保真度操作的工程艺术。书中包含大量从基础理论推导到具体实验参数设置的衔接性内容，是从事量子技术研发的科研人员和高年级研究生的必备参考书。 ---

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坦率地说，我期待这本书能在更广阔的应用领域提供一些新颖的视角，但阅读体验下来，感觉它的重心似乎过于偏向基础理论的构建和完善。固然，坚实的理论基础是无可指摘的基石，但对于那些希望将这些原理应用于实际工程问题，比如新型传感器设计或是信息处理方面的读者来说，可能会感到意犹未尽。书中对器件层面、特别是涉及到实际制造工艺的讨论几乎是缺失的，这使得理论与实践之间存在着一道明显的鸿沟。我希望看到更多关于“如何测量”以及“如何利用”这些统计特性的实际操作指南或案例分析。例如，在描述特定光场分布时，如果能结合一些具体的数值模拟结果或实验装置图景，将会大大增强说服力和可操作性。现在的内容更像是一本面向理论物理学家的深度教材，它的价值在于建立清晰的理论框架，而非提供即插即用的解决方案。这并非批评，而是基于一个希望将知识转化为工具的工程师的视角，提出的期望。

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这本书的排版和图示设计，说实话，有些让人难以恭维。在如此深奥的主题面前，清晰的视觉辅助至关重要，然而，许多关键的数学推导部分，字体间距和公式对齐都显得有些拥挤和随意，这极大地增加了阅读时的认知负荷。尤其是一些涉及多重积分和张量运算的章节，缺乏足够的留白和必要的注释，使得读者不得不花费额外的时间去重新整理和辨认符号的归属。更不用提一些关键的物理模型示意图，它们要么过于简化，失去了表达复杂性的能力，要么就是质量模糊，难以辨认关键的几何关系。在面对如此密集的数学公式和严密的逻辑链条时，一个干净、专业的视觉呈现本应是锦上添花，但在这里，它却成了阻碍理解的一道小障碍。这无疑削弱了原作者试图传达的精妙思想的力量，让人不禁怀疑编辑团队是否给予了足够的重视。

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这本号称涵盖了现代光学与量子物理前沿的著作，确实在理论深度上展现了不俗的功力。它的开篇就直奔主题，没有过多纠缠于宏观现象的表象，而是迅速切入到光与物质相互作用的微观机制。特别是对场的量子化描述部分，作者似乎非常擅长将抽象的数学语言转化为相对直观的物理图像，这一点对于初涉该领域的读者来说，无疑是一个巨大的福音。我印象最深的是它对相干性和光子统计特性的讲解，那些复杂的积分和展开式，经过作者的梳理，仿佛被赋予了生命力，使得原本晦涩难懂的概念变得清晰可辨。书中穿插的经典实验案例分析也极为精妙，它们不仅仅是历史的回顾，更是对当前研究方向的有力支撑。举例来说，书中对高阶关联函数在复杂介质中传播的讨论，其推导过程严谨细致，每一步的物理意义都交代得清清楚楚，读起来颇有一种“拨云见日”的豁然开朗之感。尽管内容密度极大，但作者的叙事节奏掌控得很好，不会让人感到不知所措，而是如同跟随一位经验丰富的向导，稳健地探索知识的迷宫。

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我不得不提及该书在跨学科交流方面所展现出的潜力，尽管这似乎并非其主要目标。书中对某些概念的定义和推导，触及了信息论和统计物理学的边界，这为理解某些极端环境下的能量或信息传输提供了全新的视角。例如，它对噪声源的分类和量化处理，其方法论可以轻易地被移植到其他依赖于随机过程建模的领域。尽管本书并未明确展开这些联系，但对于具有跨领域背景的读者而言，随处可见的“知识触点”无疑是意外的收获。这种潜在的普适性，使得这本书的价值超越了单一学科的范畴，成为了一个可以激发更深层次思考的平台。阅读它，更像是在参与一场与领域内顶尖思维的深度对话，你必须带着你自己的知识背景去“解码”那些看似高度专业化的论述，从中提炼出适用于更广泛场景的底层规律。

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这本书的语言风格，用一个词来形容就是“学者式的严谨”，但用另一个词来形容可能就是“略显疏离的客观”。作者似乎刻意避免任何带有主观色彩的评论或启发性引导，所有的论述都基于无可辩驳的数学逻辑和已建立的物理公理。这种绝对的客观性，虽然保证了内容的准确无误，却也使得阅读过程少了些许人情味和探索的乐趣。对于希望通过阅读激发灵感、建立直觉的读者而言，这种冷峻的陈述方式可能会显得有些枯燥乏味。我更偏爱那些在关键转折点会略微停顿，用一段话点明其深远意义的写作方式。这本书中，你必须自己去挖掘那些“原来如此”的瞬间，它不会主动将惊喜递送到你的手中。它更像是一座精心雕琢的知识雕塑，你需要自己去慢慢品味每一刀的精妙之处，而不是一个热情洋溢的导游带领你快速游览。

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