具体描述
好的，这是一本关于“量子信息与计算”的图书简介，内容与您提到的“停用纳米物理和纳米技术”完全无关，并力求详实和专业。 --- 量子信息与计算：从基本原理到前沿应用 ISBN： 978-1-23456-789-0 作者： [虚构作者名，例如：李明，张华] 出版社： [虚构出版社名，例如：科学前沿出版社] 定价： 188.00 元 图书概述 《量子信息与计算：从基本原理到前沿应用》是一部全面深入探讨量子信息科学这一交叉学科的权威著作。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、研究人员和专业工程师提供一个坚实的理论基础和清晰的实践框架。我们不仅详尽阐述了支撑量子计算和量子通信的物理学原理，更着重分析了当前主流量子计算模型（如量子门模型、绝热量子计算）的实现路径、算法设计及其在解决复杂科学和工程问题中的潜力。 本书结构严谨，内容涵盖了从量子力学的基本公设到最先进的容错量子纠错码的设计与性能分析。它强调理论与实践的结合，力求在解释深奥概念的同时，提供足够清晰的数学推导和计算示例，使读者能够真正掌握量子信息处理的核心技术。 核心章节与内容详解 第一部分：量子信息学的理论基石 (The Foundations of Quantum Information) 本部分系统回顾了构建量子信息理论所需的数学和物理基础。 第一章：量子力学回顾与信息视角 本章首先对量子力学的基本概念进行必要的梳理，包括希尔伯特空间、态矢量、算符、测量理论。重点在于将传统的信息论概念（如比特）推广到量子领域，引入量子比特（Qubit）的概念，并详细讨论了单比特和多比特系统的描述方法。内容深入探讨了量子态的叠加性、纠缠现象的数学定义（如张量积、可分离性），并引入了密度算符（Density Operator）来描述混合态，这是处理开放量子系统的关键工具。 第二章：量子信息度量与不可克隆定理 本章专注于如何量化量子信息。核心内容是介绍量子熵的概念，包括冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）及其在描述纯态和混合态信息量上的应用。随后，深入探讨了关键的物理限制——不可克隆定理（No-Cloning Theorem）及其对量子密码学的深远影响。此外，还引入了纠缠的定量度量，如纠缠熵和纠缠度（Concurrence）。 第三章：量子信道与噪声模型 量子系统不可避免地会与环境发生相互作用，导致信息退相干。本章详细分析了描述这种失相干的数学工具——量子信道（Quantum Channel）。引入了完全正守恒映射（CPTP Map）的数学描述，并重点分析了几种常见的噪声模型，例如位翻转（Bit-flip）、相位翻转（Phase-flip）以及去相干（Dephasing）通道，为后续讨论量子纠错奠定基础。 第二部分：量子计算的核心算法与模型 (Core Models and Algorithms in Quantum Computation) 本部分是全书的重点，聚焦于实现通用量子计算的理论模型、关键算法及其效率优势。 第四章：量子电路与通用量子计算模型 本章详细阐述了量子门（Quantum Gates）的概念，包括单比特门（如泡利矩阵、Hadamard门、相移门）和多比特门（如 CNOT、Toffoli门）。着重讨论了量子电路（Quantum Circuits）的构建方法，并证明了通用量子计算的可能性——即存在一组能够模拟任何酉变换的量子门集（如T门和CNOT门的集合）。本章辅以大量电路图和矩阵运算实例。 第五章：标志性量子算法的深度解析 本章对量子计算领域最具影响力的算法进行深入剖析，解释它们如何利用量子并行性和干涉效应实现指数级或多项式加速： 1. Deutsch-Jozsa 算法： 首次展示量子计算在特定问题上的加速潜力。 2. Shor 算法： 详细推导其量子傅里叶变换（QFT）部分，并解释其在整数因式分解中的应用及其对现有公钥加密体系的威胁。 3. Grover 搜索算法： 分析振幅放大（Amplitude Amplification）技术，解释其如何实现对无序数据库的平方加速。 第六章：量子模拟与变分算法 除了通用数字量子计算外，本章探讨了量子模拟器的概念，特别是如何利用量子系统模拟其他复杂的物理和化学系统。重点介绍了变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA），这些是当前NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代最有前景的应用方向。本章提供了如何构建高效的 ansatz（试探波函数）和优化循环的实践指导。 第三部分：抗噪与前沿应用 (Error Correction and Frontier Applications) 本部分将讨论如何处理现实中量子计算面临的巨大挑战——噪声，并展望该领域的未来发展。 第七章：量子纠错码 (Quantum Error Correction Codes) 这是确保大规模量子计算可行的核心技术。本章系统介绍了经典纠错码（如汉明码）的基本思想，然后过渡到量子纠错。重点分析了： 1. 稳定子码（Stabilizer Codes）： 尤其是 Shor 9比特码和Steane 7比特码的编码、错误检测和恢复过程。 2. 表面码（Surface Codes）： 详细讨论其二维晶格结构、局部操作特性以及其在实现容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computation, FTQC）中的优越性。 第八章：量子通信与量子网络 本章探讨了利用量子力学原理实现的安全通信技术。核心内容包括： 1. 量子密钥分发（QKD）： 详细讲解BB84协议和E91（纠缠基）协议的原理、实现和安全性论证。 2. 量子隐形传态（Quantum Teleportation）： 阐述其在贝尔基测量和经典信道辅助下的工作流程，以及在构建未来量子互联网中的作用。 3. 量子中继器概念： 初步探讨克服远距离传输中损耗和退相干的潜在方案。 第九章：研究前沿与展望 本章总结了当前量子信息科学的几个活跃研究方向，包括拓扑量子计算、量子机器学习（QML）的潜力与局限性，以及对后经典计算时代的哲学和工程思考。 本书的特色 深度与广度并重： 内容覆盖了从基础物理到高级算法和容错机制的全谱系，适合作为研究生教材或专业参考书。 严谨的数学推导： 所有核心概念均配有详细的数学证明和矩阵演算，确保读者能从根本上理解其工作原理。 聚焦主流模型： 对量子门模型和当前热门的NISQ算法给予了大量的篇幅进行细致讲解。 面向未来： 详细的量子纠错章节，为有志于从事容错计算研究的读者指明了方向。 --- 适用对象： 物理学、计算机科学、电子工程、应用数学等相关专业的高年级本科生、研究生、科研人员及希望深入了解量子计算技术的工程师。 预备知识： 具备线性代数（复数向量空间、矩阵理论）和基础量子力学知识者可更顺畅地学习。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有