采煤机维修工艺与技能 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:人力资源和社会保障部教材办公室 编

出品人:

页数:225

译者:

出版时间:2010-3

价格:27.00元

装帧:

isbn号码:9787504581860

丛书系列:

图书标签:

• 采煤机
• 维修
• 工艺
• 技能
• 煤炭机械
• 设备维护
• 工业技术
• 采矿工程
• 机械工程
• 技术培训

好的，这是一本关于高级量子信息处理与计算的图书简介，完全不涉及《采煤机维修工艺与技能》的内容。 --- 《前沿量子计算：多体系统、纠错码与容错架构》 导言：信息范式的革命性跃迁 我们正站在信息科学的十字路口。经典计算的摩尔定律效应逐渐减弱，而对更强大计算能力的渴求从未停止。本书《前沿量子计算：多体系统、纠错码与容错架构》旨在深入剖析驱动下一代计算范式的核心理论与工程挑战——量子信息科学。 不同于依赖比特的确定性逻辑运算，量子计算利用量子比特（Qubit）的叠加态和量子纠缠等非经典特性，为解决特定复杂问题（如大数因子分解、分子模拟和材料设计）提供了理论上的指数级加速。然而，将这一理论潜力转化为实际可用的技术，需要跨越从基础物理到复杂系统工程的重重障碍。 本书聚焦于当前量子计算研究中最活跃、最具挑战性的三大支柱：多体量子系统的理论建模、稳健的量子纠错机制，以及可扩展的硬件容错架构设计。 这不仅是一本理论教材，更是一份面向未来计算基础设施构建的工程蓝图。 --- 第一部分：量子多体系统的基础与建模 本部分奠定了理解复杂量子系统行为的理论基础，这是设计任何有效量子算法和硬件的前提。 1.1 量子态空间与张量网络： 深入探讨高维希尔伯特空间结构的数学表示，重点讲解张量网络（Tensor Networks, TNs）——特别是矩阵乘积态（MPS）和投影纠缠对偶（PEPS）——如何有效地描述和模拟具有特定空间关联性的多体量子态。我们将详细解析张量网络的构建、收缩算法及其在评估基态能量和动态演化中的应用，并对比其在模拟一维、二维和更高维度系统时的计算效率差异。 1.2 拓扑序与非阿贝尔任意子： 这一章节转向超越传统对称性破缺的物理范式。详细介绍拓扑量子场论（TQFT）在描述凝聚态系统中的作用，特别是如何利用拓扑序来定义对局域扰动不敏感的量子态。核心内容在于非阿贝尔任意子（Non-Abelian Anyons）的理论特性，包括其非平凡的编织统计（Braid Statistics）。我们将分析基于这些任意子操作的拓扑量子计算模型，阐述其内在的容错潜力。 1.3 量子相变与临界现象的数值分析： 探讨在强关联电子系统、超导体和冷原子气体中出现的量子相变。内容包括利用量子蒙特卡洛方法（QMC）模拟费米子和玻色子系统的基态性质，以及如何结合密度矩阵重整化群（DMRG）技术处理具有有限尺度的系统。重点分析临界指数的确定和有效场论的构建过程。 --- 第二部分：量子纠错码与信息保护 量子信息极其脆弱，易受环境噪声的退相干影响。本部分完全致力于如何通过编码手段来抵抗这种固有缺陷。 2.1 经典纠错与量子信道的特性： 回顾经典纠错码（如汉明码、Reed-Solomon码）的基本原理，并将其推广到量子领域。详细分析量子信道（Quantum Channels）的数学描述，包括相干干扰、退极化和失相干等基本错误模型的物理起源和数学表征，引入超算子（Superoperators）来描述演化过程。 2.2 表面码（Surface Code）与局部化编码： 表面码是当前实现大规模容错计算最具希望的方案之一。本章将全面解析表面码的结构，包括其稳定子群的定义、逻辑量子比特的编码方式，以及如何通过测量“奇点子”（Syndrome Bits）来定位和修复错误。深入探讨其阈值——即允许的最大错误率——的理论估计，并比较其对高斯白噪声和随机错误的不同敏感性。 2.3 替代编码方案的比较分析： 除了表面码，本书还详尽介绍了其他重要的容错方案。重点分析CSS（Calderbank-Shor-Steane）码的构造、GKP（Gottesman-Kitaev-Preskill）编码（特别是其在压缩波包上的应用），以及LDPC（低密度奇偶校验码）在量子信息处理中的潜力。将对这些编码方案在物理资源消耗（所需物理量子比特数）和逻辑门操作复杂性上的优劣进行量化对比。 --- 第三部分：容错架构与物理实现挑战 理论上的完美编码必须在具体的物理平台上落地。本部分关注如何将逻辑运算扩展到数百万个物理量子比特的规模。 3.1 容错逻辑门的构造（Fault-Tolerant Gate Synthesis）： 理解逻辑门操作如何保证其自身的容错性至关重要。详细讲解代码内操作（Code-within-a-code）的实现路径，以及如何使用奇点子提取（Syndrome Extraction）过程安全地执行基础的单比特门和双比特门。特别关注度量纠缠（Magic State Distillation）技术，这是实现通用容错计算中非Clifford门（如T门）的关键资源。 3.2 可扩展架构的设计原理： 在真实的物理系统中，量子比特的连接性、控制精度和耦合强度都是有限的。本章探讨如何设计高效的布线（Routing）和芯片布局，以最小化数据移动带来的错误。详细讨论在超导电路、离子阱和中性原子阵列等主流技术路线中，如何权衡局域互联与远程通信的需求，以支持大规模量子处理单元（QPU）的构建。 3.3 物理平台间的工程对比： 对当前领先的物理实现技术进行深入的工程性能评估。分析超导量子比特（Transmons）的退相干时间与门保真度的权衡；离子阱系统的全连通性优势及其在扩展性上面临的挑战；以及基于光子和中性原子的量子网络结构。核心在于建立一套统一的性能指标体系，用于评估不同架构实现容错计算的“里程碑”（Threshold Achievement）。 --- 结语：迈向量子霸权之后的实用计算 《前沿量子计算》不仅仅是对现有知识的梳理，它更强调了理论物理、信息论和工程实践三者深度融合的必然性。本书的读者将获得一套全面的工具箱，用以理解和参与到这场正在重塑计算未来的技术革命中。成功构建出具有实际应用价值的容错量子计算机，所需的关键技术突破点，本书已为您一一勾勒。 ---

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