The Physics of Quantum Information pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Bouwmeester, Dirk; Ekert, Artur K.; Zeilinger, Anton

出品人:

页数:330

译者:

出版时间:2010-12-10

价格:USD 139.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783642086076

丛书系列:

图书标签:

量子信息
量子计算
量子力学
物理学
信息论
量子纠缠
量子通信
量子密码学
量子算法
理论物理

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具体描述

《量子信息物理学》简介《量子信息物理学》是一本深入探讨量子信息科学领域基础物理原理及其前沿应用的专著。本书旨在为物理学、计算机科学、数学以及相关工程领域的学生和研究人员提供一个全面而深刻的理解框架，揭示量子世界如何颠覆我们对信息处理、通信和计算的传统认知。本书的独特之处在于，它将量子力学的基本原理——如叠加、纠缠和量子测量——与信息科学的核心概念相结合，清晰地阐述了量子现象在信息处理中的潜在能力。我们将从量子力学的数学形式出发，逐步构建量子比特（qubit）的概念，并展示量子比特如何凭借其叠加态的特性，在理论上远超经典比特的信息容量。核心章节将聚焦于量子的关键资源：纠缠。我们将深入剖析纠缠的非定域性以及它如何成为实现某些量子信息任务（如量子隐形传态和量子密集编码）的基石。本书将详细介绍量子隐形传态的协议，解释如何利用纠缠和经典通信将一个量子态从一个位置传输到另一个位置，而无需物理传输携带该态的粒子本身。同样，量子密集编码的原理也将被清晰地解析，展示如何利用纠缠，通过发送一个经典比特来传输两个经典比特的信息。本书还将详细探讨量子计算的理论基础。我们将介绍量子门操作，以及如何将这些门组合起来构建量子电路。对于量子算法，本书将重点讲解几个具有里程碑意义的算法，如Shor算法和Grover算法。Shor算法的出现预示着量子计算机在破解当前广泛使用的公钥密码系统方面拥有无可比拟的优势，本书将深入分析其数学原理和计算加速机制。Grover算法则展示了量子计算机在搜索问题上的二次加速潜力，我们将详细阐述其工作原理及其在数据库搜索等问题上的应用。除了量子计算，本书还将深入研究量子通信的安全维度。量子密钥分发（QKD）是量子信息科学中最成熟的应用之一，本书将详细介绍BB84协议等主流的QKD协议，解释它们如何利用量子力学的基本原理——测量塌缩和无克隆原理——来确保通信的绝对安全性。我们将剖析窃听者在量子信道中检测的可能性，以及这些协议如何抵抗潜在的攻击。此外，本书还将涵盖量子模拟的理论与实践。量子模拟利用可控的量子系统来模拟另一个更复杂的量子系统，从而解决经典计算机难以解决的问题，尤其是在凝聚态物理、量子化学和高能物理等领域。我们将介绍不同类型的量子模拟器，如数字量子模拟器和模拟量子模拟器，并讨论它们各自的优势和局限性。本书的结构从最基础的量子力学概念出发，逐步深入到复杂的量子算法和应用，力求在理论严谨性和概念清晰度之间取得平衡。每一章都包含大量的数学推导和图示，以帮助读者更好地理解抽象的量子概念。我们还将讨论量子信息技术在不同领域的潜在影响，包括密码学、材料科学、药物研发和人工智能等，展望量子信息科学的未来发展方向，并探讨当前面临的挑战，如量子比特的相干性维持、量子纠错以及大规模量子计算系统的构建等。《量子信息物理学》是一本为渴望理解和驾驭量子信息革命的读者量身打造的指南。通过本书的学习，读者将能够深入理解量子世界蕴含的巨大潜力，并为在这个日新月异的领域中进行研究或创新奠定坚实的理论基础。