Materials Processing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Swisher, James H.

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2005-6

价格:$ 79.10

装帧:

isbn号码:9781420834833

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 材料工程
• 材料加工
• 金属材料
• 陶瓷材料
• 聚合物材料
• 复合材料
• 热处理
• 表面工程
• 制造工程

好的，这里为您提供一份针对一本名为《Materials Processing》的图书的详细内容简介，这份简介将不包含任何关于该书实际内容的描述，而是着重于描述一个完全不同领域的专业书籍的详尽内容。 --- 《高级量子信息与纠错码理论：前沿进展与应用》 书籍类型： 高等专业教科书/前沿研究专著 目标读者： 量子物理学、理论计算机科学、信息论及相关工程领域的研究人员、博士生及高级本科生。 第一部分：量子信息基础与数学结构 第1章：量子力学基本公设与信息论基础的融合 本章系统回顾了标准量子力学框架下的基本概念，包括希尔伯特空间、算符、态矢量表示，并将其严格地置于信息论的语境下进行讨论。重点分析了冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）作为量子不确定性的核心度量，以及其与经典香农熵之间的深刻联系与区别。此外，详细阐述了密度算符在描述混合态和退相干过程中的不可替代性，为后续的量子信息处理打下严谨的数学基础。本章特别引入了张量积在描述多体系统状态方面的应用，为理解量子纠缠奠定基础。 第2章：量子比特的代数表示与几何图像 本章专注于量子比特（Qubit）——量子信息的基本单元。从最基本的 $lvert 0 angle$ 和 $lvert 1 angle$ 态出发，系统介绍了布洛赫球（Bloch Sphere）模型，用直观的几何方式展示了单量子比特的纯态空间。随后，深入讨论了泡利矩阵家族（Pauli Matrices）在单比特操作中的作用，并将其推广到克利福德群（Clifford Group）的操作集合。本章对量子态的保真度（Fidelity）和距离度量进行了详细的比较分析，强调了信息损失在几何上的体现。 第3章：量子纠缠的度量、生成与操控 纠缠被视为量子信息处理的资源。本章首先界定了贝尔态（Bell States）作为最大纠缠态的地位，随后探讨了多种纠缠度量指标，包括纠缠熵（Entanglement Entropy）、纠缠随机性（Entanglement of Formation）以及对最大可分离（Maximally Entangled States）的刻画。深入分析了主要的纠缠生成协议，例如贝尔态的制备和GHZ态的构建，并探讨了如何通过局部操作和经典通信（LOCC）来区分和量化不同类型的纠缠。本章最后介绍了多体系统中的张量网络表示（如Matrix Product States, MPS），作为处理大规模纠缠态的有效工具。 第二部分：量子计算模型与算法 第4章：量子线路模型与通用性 本章详细阐述了量子计算最主流的模型——量子线路模型。讲解了量子门（Quantum Gates）的构建、矩阵表示及其酉性约束。重点分析了通用量子计算的完备性，证明了如 CNOT、Hadamard、T 门构成的门集足以实现任意酉变换。此外，还探讨了量子线路的优化问题，包括门的分解与最小化，以及在噪声环境下线路深度的管理策略。 第5章：核心量子算法的原理与实现 本章是关于量子计算能力的核心体现。首先深入剖析了Deutsch-Jozsa算法和Simon算法，它们首次展示了量子计算在特定问题上相对于经典计算的指数级加速潜力。接着，详细讲解了量子傅里叶变换（QFT）的构造和优化，并在此基础上，完整推导了秀尔算法（Shor’s Algorithm）用于大数因式分解的完整流程及复杂度分析。最后，对格罗弗搜索算法（Grover’s Algorithm）进行了细致的讲解，分析了其二次加速的来源和局限性。 第6章：变分量子算法与NISQ时代的应用 针对当前“含噪声中等规模量子”（NISQ）设备特性，本章重点介绍了变分量子算法（VQA）。详细阐述了量子近似优化算法（QAOA）在组合优化问题中的应用框架，以及变分量子本征求解器（VQE）在模拟分子和材料电子结构方面的原理。本章强调了经典优化器与量子处理器之间的混合迭代结构，并讨论了当前面临的退相干、测量误差和电路深度的核心挑战。 第三部分：量子纠错码与容错计算 第7章：经典纠错码的局限性与量子错误的本质 本章从经典纠错码（如汉明码、Reed-Solomon码）的原理出发，对比了经典比特翻转错误与量子系统中特有的相位翻转错误的性质。强调量子信息处理对错误的敏感性，特别是由于连续变量的特性导致的无限可能的错误类型。系统阐述了测量对量子态的不可逆影响，这是经典纠错理论无法直接套用的根本原因。 第8章：稳定子码理论与表面码的构建 本章是量子纠错理论的基石。详细介绍了稳定子群（Stabilizer Group）的概念，及其在定义和描述纠错码空间中的关键作用。系统讲解了测量稳定子算符（Syndrome Measurement）以定位错误的方法，而无需破坏逻辑信息。重点剖析了表面码（Surface Code）的拓扑结构，包括其二维网格的构建、最小能量的稳定子生成元，以及其卓越的容错阈值特性。 第9章：容错量子计算的架构与开销分析 本章探讨了如何利用纠错码实现容错量子计算（FTQC）。介绍了逻辑比特（Logical Qubit）的概念及其编码方式。详细分析了执行逻辑操作的“魔法态蒸馏”（Magic State Distillation）协议，这是实现通用容错计算的关键技术。本章的最后部分将对实现一个具有特定可靠性（例如 $10^{-15}$ 错误率）的容错量子计算机所需的物理比特数量、资源开销及时间复杂度进行了深入的量化评估与对比分析。 第四部分：量子信息的前沿交叉领域 第10章：量子通信：密钥分发与量子网络 本章探讨了量子信息在通信领域的应用。详尽介绍了BB84协议和Ekert91协议，解释了它们如何利用量子力学原理保证信息传输的绝对安全。随后，讨论了量子中继器（Quantum Repeater）的基本原理，这是构建远距离、可扩展量子互联网的核心技术挑战，包括纠缠交换和纠缠纯化等关键步骤。 第11章：量子计算的噪声建模与缓解策略 本章聚焦于实际硬件面临的挑战。分析了当前主要的量子噪声来源，包括弛豫时间 ($T_1$)、退相干时间 ($T_2$)、门操作误差和串扰效应。详细介绍了基于物理层的错误抑制技术（如动态解耦序列）和基于软件层的错误缓解技术（如零噪声外推）。本章为理解实验物理与理论模型之间的差距提供了桥梁。 第12章：超越图灵模型：量子计算的极限与开放问题 本章进行更具思辨性的探讨。研究了量子计算能力的边界，包括对BQP复杂性类的刻画。讨论了量子计算在模拟复杂物理系统（如高能物理和凝聚态物理）中的独特优势，以及与经典复杂性理论中的P/NP问题相关的未解之谜。最后，展望了基于拓扑量子计算和光子计算等非标准模型的未来发展方向。 --- 本书特点： 本书以高度的数学严谨性和物理洞察力为基础，系统梳理了量子信息理论的脉络，尤其注重纠错码和容错架构的最新进展。每一个章节都包含大量的例题与习题，旨在帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。书中采用统一的符号系统，确保了跨章节阅读的连贯性和一致性。

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