Quantum Communication, Measurement and Computing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:American Inst. of Physics

作者:Barnett, Stephen M.; Andersson, Erika; Jeffers, John

出品人:

页数:442

译者:

出版时间:2004-11-19

价格:USD 189.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780735402164

丛书系列:

图书标签:

• 量子通信
• 量子测量
• 量子计算
• 量子信息
• 量子力学
• 物理学
• 信息科学
• 密码学
• 计算科学
• 量子技术

穿越时空的低语：探索信息流动的奥秘 想象一下，一个世界，信息不再受限于物理空间的束缚，它以一种全新的、不可思议的方式传播。这不是科幻小说中的情节，而是我们正在步入的现实。本书《穿越时空的低语：探索信息流动的奥秘》将带领您深入探寻信息在宇宙中最根本、最迷人的表现形式，揭示那些隐藏在量子世界深处，却深刻影响着我们对现实理解的信息流动机制。 我们生活在一个信息爆炸的时代，从社交媒体上的实时更新，到支撑现代经济运转的复杂网络，信息无处不在，无时不刻不在塑造着我们的生活。然而，我们对信息的本质、它的载体以及它如何传递的理解，在很大程度上仍停留在经典物理学的范畴。经典物理学将信息视为一种可以被复制、存储和传输的物理量，它遵循着确定性的规律，如同机械钟表般精准。但当我们将目光投向微观世界，那些构成万事万物的基本粒子，我们发现信息的行为方式截然不同，充满了概率、叠加与纠缠的奇妙特性。 本书将以一种引人入胜的方式，从物理学的视角出发，剖析信息在微观尺度上的行为。我们将首先回顾经典信息论的发展，理解信息熵、信道容量等基本概念，为后续的量子信息探讨奠定基础。随后，我们将一头扎进量子力学的奇妙国度。在这里，我们熟悉的确定性被概率所取代，粒子不再是明确的点，而是以“叠加态”同时占据多个可能的状态。这种叠加态是量子信息最核心的表达方式之一，它意味着一个量子比特（qubit）能够同时存储比经典比特更多的信息。我们将详细探讨量子叠加的原理，并通过生动的类比和图示，帮助您理解这一颠覆性的概念。 量子纠缠，则是量子信息另一项令人惊叹的特性，它被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”。纠缠粒子之间存在着一种超越时空的神秘联系，无论它们相距多远，测量其中一个粒子的状态会瞬间影响到另一个粒子的状态。这种非局域性的关联，为信息传递和处理带来了前所未有的可能性。本书将深入剖析量子纠缠的形成机制、性质以及其在量子通信中的潜在应用，例如量子隐形传态，它允许我们“传输”一个粒子的量子态，而无需物理上移动该粒子本身。 在信息传递的层面，本书将聚焦于量子通信的革命性潜力。与经典通信依赖电磁波或光纤不同，量子通信利用量子的特殊性质来传输信息。其中，量子密钥分发（QKD）是目前最成熟的量子通信技术之一。QKD利用量子力学原理，可以生成理论上不可窃听的密钥，从而实现绝对安全的通信。我们将详细介绍不同类型的QKD协议，例如BB84协议，并探讨其在现实世界中的应用前景，包括保障金融交易、国家安全以及个人隐私的安全性。 除了通信，信息在微观世界的“测量”过程也充满着独特的挑战与机遇。在量子世界，测量并非一个被动的观察行为，而是一个主动的干预过程，它会迫使叠加态坍缩到某个确定的状态。这种测量过程中的信息损失与信息获取之间的微妙关系，是理解量子信息处理的关键。本书将探讨量子测量理论，包括不可测量原理、测量误差的根源以及如何设计更有效的量子测量方案，以提取尽可能多的信息，同时尽量减少对量子系统的扰动。 量子计算，则是量子信息技术中最具颠覆性的领域之一。它利用量子比特的叠加和纠缠特性，构建出能够解决经典计算机难以企及问题的计算模型。我们将探索量子算法的奇妙世界，例如Shor算法可以高效地分解大数，对当前的公钥加密体系构成严重威胁；Grover算法则可以加速搜索过程。本书将深入浅出地介绍量子计算的基本原理，包括量子门、量子电路的设计，以及一些经典的量子算法，并展望量子计算在药物发现、材料科学、人工智能等领域的巨大应用潜力。 本书还将触及量子信息科学的前沿研究，例如量子传感。量子传感器利用量子系统对环境的极度敏感性，可以实现前所未有的测量精度，例如在磁场探测、引力波探测以及生物医学成像等领域。我们将探讨不同类型的量子传感器，以及它们如何利用量子叠加、纠缠或量子干涉等原理来实现高精度测量。 此外，我们还将审视量子信息科学与现代物理学其他分支的交叉与融合。例如，量子信息理论为我们理解黑洞信息悖论、量子引力等宇宙学难题提供了新的视角。信息与能量之间的关系，在量子尺度上展现出更为深刻的联系，例如Landauer原理以及它对计算能耗的启示。 《穿越时空的低语：探索信息流动的奥秘》不仅仅是一本关于量子力学的科普读物，它更是一次对信息本质的深刻反思。它将带领您跳出经典物理学的框架，去感受一个充满量子魅力的世界。在这里，信息不再是静态的符号，而是动态的、充满活力的存在，它以一种前所未有的方式，连接着宇宙的万事万物。这本书旨在激发您对物理学、信息科学以及未来科技的无限好奇，让您能够更清晰地看到，量子世界的低语，如何悄然改变着我们认识世界的方式，并预示着一个更加智能、更加互联的未来。 无论您是物理学爱好者，还是对前沿科技充满兴趣的探索者，亦或是希望理解信息在最根本层面如何运作的求知者，本书都将为您提供一次难忘的智力旅程。它将揭示信息流动的内在规律，带领您聆听那来自量子深处的，穿越时空的低语，并点燃您对未知探索的热情。

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