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出版者:中国水利水电出版社

作者:曹宁

出品人:

页数:206

译者:

出版时间:2003-3

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787508414010

丛书系列:

图书标签:

• 电力通信
• 电网
• 通信技术
• 电力系统
• 智能电网
• 电力线载波
• 光纤通信
• 数据通信
• 网络安全
• 电力物联网

好的，这是一本关于量子计算与信息安全的图书简介： --- 深入量子前沿：量子计算、密码学与未来网络 作者： [此处留空，或使用一个富有技术气息的笔名] 出版社： [此处留空，或使用一个专注于前沿科技的出版机构] ISBN： [此处留空] 内容提要：从比特到量子比特的飞跃 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的视角，探讨二十一世纪最具颠覆性的技术领域之一——量子信息科学。我们不再停留在经典的二进制逻辑层面，而是迈入一个由叠加态和量子纠缠主导的全新计算范式。本书的构建逻辑清晰，从基础的量子力学原理出发，系统梳理量子计算的理论基石、核心算法、硬件实现路径，并重点剖析其对现有信息安全体系构成的根本性挑战与应对之策。 本书的目标读者包括但不限于：对高等物理、计算机科学、信息安全有浓厚兴趣的研究生、专业工程师、技术架构师，以及希望理解未来技术趋势的决策制定者。我们避免过度依赖晦涩的数学推导，而是侧重于概念的清晰阐释和实际应用的分析。 第一部分：量子世界的物理基础与数学工具 本部分是理解后续所有量子技术的前提。我们首先回顾必要的数学框架，特别是线性代数在量子力学中的应用，如狄拉克符号、希尔伯特空间等。 第一章：量子力学的复兴 从经典到量子的范式转变： 详细对比经典比特与量子比特（Qubit）的本质区别。介绍叠加原理（Superposition）如何赋予量子系统指数级的状态空间。 量子态的描述： 深入讲解单量子比特的布洛赫球（Bloch Sphere）表示法，以及多量子比特系统的张量积结构。 核心现象：纠缠态（Entanglement）： 阐释爱因斯坦所称的“鬼魅般的超距作用”，探讨贝尔不等式，及其作为不可再生资源在量子信息处理中的核心地位。 第二章：量子逻辑门与线路设计 通用量子门集： 介绍泡利门（X, Y, Z）、Hadamard门（H）、相位门等单比特门。 关键的两比特门： 重点分析受控非门（CNOT）和受控Z门（CZ）作为构建复杂量子线路的基石。 线路的效率与可逆性： 讨论量子计算中的信息不可擦除原则，以及如何构建可逆计算电路，对比经典图灵机的不可逆性。 第二部分：量子计算的核心算法与应用前景 量子计算的威力并非体现在对现有计算的简单加速，而在于其对特定问题的指数级加速。本部分将详细解析驱动这一革命的核心算法。 第三章：量子算法的巅峰之作 Shor算法的冲击： 详细拆解Shor算法分解大数质因子的原理。分析其对RSA和ECC等公钥加密体系的“剪刀”。这不是对算法的简单描述，而是深入分析其黑盒结构、模指数运算的量子实现路径。 Grover搜索算法： 解析其平方根加速的原理，对比经典线性搜索的效率瓶颈，并探讨其在数据库搜索、优化问题中的应用潜力。 量子近似优化算法（QAOA）与变分量子本征求解器（VQE）： 介绍当前混合量子-经典算法（NISQ时代的主要工具）的框架，适用于解决组合优化和量子化学模拟问题。 第四章：量子模拟与前沿科学 材料科学的革命： 量子计算机如何精确模拟分子和材料的基态能量，加速新药研发和高性能材料设计（如高温超导）。 优化问题的量子视角： 探讨如何将金融建模、物流调度等NP难问题映射到量子退火器或门模型机器上求解。 量子机器学习（QML）： 介绍量子特征空间、量子核方法以及量子神经网络的初步构想，分析其与经典深度学习的潜在互补性。 第三部分：信息安全的量子危机与后量子时代 量子计算对现有加密体系构成了明确的生存威胁。本部分将聚焦于此挑战，并系统介绍应对策略。 第五章：密码学的“量子末日” 公钥密码体制的脆弱性： 深入分析Shor算法如何直接破解基于大数分解（RSA）和椭圆曲线离散对数（ECDLP）的公钥系统。 对称加密与哈希函数的抗量子性评估： 讨论Grover算法对AES、SHA-256等对称加密系统的影响（仅造成二次方加速，而非指数级），以及所需密钥长度的调整建议。 量子密钥分发（QKD）的理论基础： 详细讲解BB84协议的运作机制，强调其基于物理定律的安全性，并分析其实际部署中的损耗和距离限制。 第六章：后量子密码学（PQC）的构造与标准化 PQC的五大难题家族： 全景式介绍基于格（Lattice-based）、基于编码（Code-based）、基于哈希（Hash-based）、基于多变量（Multivariate）和基于同源（Isogeny-based）的密码学方案。 格密码学（Lattice Cryptography）的深入解析： 重点介绍基于最近向量问题（LWE）和环学习错误问题（Ring-LWE）的体制，如Kyber（KEM）和Dilithium（数字签名），作为当前标准化进程中的核心支柱。 PQC的迁移策略： 讨论“加密后量子时代”（Crypto-Agility）的重要性，以及如何在现有基础设施中分阶段部署混合模式（Classical + PQC）以降低风险。 第四部分：量子硬件的工程挑战与发展路线图 量子计算的实现依赖于极端精密的工程技术。本部分将考察当前主要的物理实现路径及其面临的工程瓶颈。 第七章：多样化的量子硬件平台 超导电路量子位（Transmons）： 分析谷歌和IBM等公司采用的技术路线，讨论其优势（可扩展性）和挑战（退相干时间、微波控制精度）。 离子阱（Trapped Ions）： 介绍其高保真度的两比特门操作，以及如何通过光子互联实现模块化扩展。 中性原子与拓扑量子位： 探讨新兴技术，如中性原子阵列的巨大潜力，以及理论上抗错的拓扑量子位的工程困境。 第八章：误差校正与容错计算 噪声的本质与退相干： 详细分析量子位对环境噪声的敏感性，包括弛豫时间 ($T_1$) 和相干时间 ($T_2$)。 量子纠错码（QECC）： 介绍表面码（Surface Code）等主流方案，解释逻辑量子位如何由多个物理量子位编码而成，以及实现逻辑门所需的资源开销。 未来展望： 总结当前量子计算距离通用容错（FTQC）的差距，并描绘一个实现大规模、可靠量子计算系统的工程路线图。 --- 本书特色： 1. 跨学科融合： 紧密结合了量子物理、信息论、计算机科学和密码学四个领域的最新进展。 2. 深度与广度兼顾： 既保证了对Shor、Grover等核心算法的理论深度，也涵盖了PQC标准、硬件实现等工程实践。 3. 面向未来： 并非简单回顾历史，而是着重分析当前NISQ时代的局限性，并为未来十年可能出现的技术突破做好了铺垫。 本书将引领读者穿越量子力学的神秘面纱，直面信息安全领域的未来挑战，是理解下一代计算范式的必备参考书。

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我对这本书中关于网络安全和信息隔离的章节感到非常满意。在当前网络攻击日益复杂的背景下，电力系统的安全防护显得尤为重要。作者没有停留在泛泛而谈的“加密”和“防火墙”，而是具体探讨了电力专用网络与公共网络的隔离策略、虚拟局域网（VLAN）的配置精髓，以及如何利用纵深防御体系来抵御潜在的威胁。其中关于基于角色的访问控制（RBAC）在运行维护中的具体实施步骤，我马上就在我手头的工作中进行了借鉴和优化。这本书的厉害之处在于，它能够将复杂的安全标准转化为可执行的工程规范，让读者能够清晰地知道“下一步该做什么”以及“为什么这么做”。这种实用主义的态度，是很多学术著作所欠缺的。

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这本书的排版和图表质量堪称一流，这对于理解复杂的通信拓扑结构至关重要。我曾经在其他资料中见过类似的课题，但往往因为图示模糊不清，导致我需要花费大量时间去解码那些流程图。而在这里，每一个框图、每一个波形分析都经过精心设计，清晰地展示了数据包的传输路径和时延特性。特别是书中对高可靠性冗余机制的讲解，通过几个关键的切换场景模拟，直观地展示了主备倒换的毫秒级响应是如何保证业务不中断的。这不仅仅是知识的传授，更是一种高效学习体验的提供。我发现自己阅读的效率大大提高了，很多原本需要反复琢磨的概念，看图后便豁然开朗，体现了作者对读者体验的深切关怀。

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这本书真是让我大开眼界，特别是对于那些渴望深入了解电力系统自动化领域的朋友来说，简直是一份宝藏。作者在处理复杂概念时展现出了惊人的清晰度，将那些原本晦涩难懂的协议和算法，通过生动的实例和图示，变得易于理解。我尤其欣赏它对实时数据采集和状态监测系统的深入剖析，那些关于时间同步和数据完整性的讨论，让我意识到在现代电网运营中，这些看似基础的技术是如何支撑起整个系统的稳定运行的。书中对一些新兴技术，比如基于物联网的传感器网络在配电自动化中的应用，也有独到的见解，这对于我们这些需要紧跟技术前沿的工程师来说，无疑是非常及时的指导。读完后，我感觉自己对智能电网的整体架构有了更宏观的认识，不再仅仅停留在对单个设备的了解上，而是能够从一个系统的视角去审视和优化。

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这本书的视野超越了传统的电力调度自动化范畴，它将目光投向了未来的能源互联网。书中对下一代通信基础设施的展望，特别是对低功耗广域网（LPWAN）在海量分布式能源接入中的潜力和挑战的分析，非常具有前瞻性。我欣赏作者敢于质疑现有的一些“金科玉律”，例如，对于一些过分依赖传统有线连接的固化思维，提出了基于无线和混合网络的灵活解决方案。书中对大数据分析在电网运行预测中的应用也进行了深入探讨，阐述了如何利用历史通信数据来优化网络资源分配，提升带宽利用率。这种宏大叙事与具体技术细节的完美结合，让我意识到，这本书不仅是指导当前工作的工具书，更是规划未来职业发展蓝图的指南针，它激发了我对电力信息化的无限热情。

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这本书的叙事方式非常引人入胜，它不像一本枯燥的技术手册，倒更像是一位资深专家在与你进行一对一的交流。作者的笔触细腻而富有洞察力，特别是在描述故障诊断和快速恢复机制时，那种对系统韧性的强调，让我印象深刻。书中对电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）对通信链路影响的分析，简直是教科书级别的详尽，它不仅指出了问题，还提供了从硬件选型到软件滤波的整套解决方案。我特别喜欢它对不同通信介质（如光纤、PLC等）的优缺点进行的深入对比，这种中立且基于实际工程经验的评价，远比那些只推销某项技术的宣传材料要有价值得多。总而言之，这本书提供了一种平衡的视角，既关注理论的严谨性，又不失工程实践的落地性。

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