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出版者:重庆大学出版社

作者:张耀辉

出品人:

页数:535

译者:

出版时间:2004-8

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787562431565

丛书系列:

图书标签:

• 电子商务
• 实验教学
• 系统开发
• 实践教学
• 网络技术
• 软件工程
• 教学资源
• 计算机应用
• 教育科技
• 信息技术

好的，这是一份不涉及“电子商务实验系统”内容的图书简介： --- 《量子纠缠与信息隐形传输：深空通讯的理论与实践》 作者：[此处可填写真实或虚构的专家姓名] 出版社：[此处可填写真实或虚构的出版社名称] 内容概述 本书深入探讨了量子力学中最令人着迷的现象之一——量子纠缠，并将其理论基础应用于前沿的深空通讯技术。全书共分为六个主要部分，旨在为物理学、通信工程及相关领域的科研人员、高年级本科生和研究生提供一个全面而深入的参考框架。我们不仅梳理了纠缠态的数学描述和物理本质，更着重剖析了如何利用这种非定域性关联实现理论上无延迟的信息传输潜力，并讨论了当前实验平台所面临的实际工程挑战。 第一部分：量子力学基础回顾与纠缠态的数学描述 (约 300 字) 本部分首先对非相对论量子力学中的基本概念进行了必要的复习，包括态矢量、算符、测量公设等，为理解纠缠态奠定坚实的基础。随后，我们将焦点转向多粒子系统，详细介绍了可分离态（separable states）与纠缠态（entangled states）的严格数学定义。 核心内容包括： 张量积空间构建： 如何利用希尔伯特空间的张量积来描述两个或多个量子系统的复合态。 约化密度矩阵： 通过对整体系统的密度矩阵进行局部迹运算，引入约化密度矩阵的概念，这是判断系统是否纠缠的关键工具。 贝尔不等式与纠缠的非定域性： 详细推导了贝尔不等式，并通过实验验证（如阿斯佩实验回顾）来阐释纠缠的非定域关联特性，强调其与经典信息传播速度的根本区别。 纠缠度量： 介绍了判定和量化纠缠程度的常用指标，如纠缠熵（Entanglement Entropy）、纠缠概率（Concurrence）等。 第二部分：量子隐形传态的理论框架与实现机理 (约 350 字) 信息隐形传态（Quantum Teleportation）是量子信息科学中最具里程碑意义的协议之一。本部分将理论上解构这一过程，解释信息是如何在不直接传输信息载体的条件下完成传输的。 主要涵盖以下方面： 经典三态联合测量： 详细阐述了发送方（Alice）如何对她携带的待传输量子态与她拥有的纠缠粒子进行联合测量（如贝尔基测量），以及测量结果的物理意义。 经典信道的必要性： 明确指出隐形传态协议的完整实现依赖于一个经典通信信道来传递测量结果，这严格遵守了相对论的定域性限制，从而避免了超光速信息的传递。 幺正操作的恢复： 描述了接收方（Bob）如何根据Alice发送的经典信息，对他的纠缠粒子施加特定的幺正变换（如泡利算符操作），从而精确地重构出原始的量子态。 单比特与多比特系统： 扩展讨论了更复杂的量子态（如多光子簇态）隐形传态的理论扩展，为构建大规模量子网络打下基础。 第三部分：深空环境下的量子态保持与退相干分析 (约 300 字) 将量子协议应用于深空通讯，最大的挑战在于如何克服宇宙空间和行星际介质对量子态的破坏。本部分专注于研究退相干（Decoherence）的物理机制及其对长距离量子传输的影响。 深入分析了导致量子态退化的主要因素： 环境耦合模型： 采用开放量子系统理论（如Lindblad主方程）来描述量子态与环境（如宇宙微波背景辐射、磁场波动、星际尘埃散射）的相互作用。 退相干时间尺度： 计算和估计了在不同深空区域（如地球磁层外、行星际空间）中，光子或原子态的相干时间，并对比了信息传输所需时间。 噪声抑制技术： 探讨了基于主动反馈和被动屏蔽的抗干扰策略，例如使用超低温环境模拟（在探测器端）或优化光束的准直与功率谱分布。 第四部分：星际量子中继与网络架构设想 (约 250 字) 要实现跨越光年尺度的量子通讯，必须构建可靠的量子中继器网络。本部分构建了理论模型，描述了远距离量子通讯网络的关键组成部分。 核心探讨内容包括： 纠缠分发协议（Entanglement Distribution）： 介绍如何通过一系列的“纠缠交换”（Entanglement Swapping）操作，将原本不相连的两个节点连接起来，建立远距离的纠缠对。 量子存储器需求： 阐述了量子中继器中对高保真度、长寿命量子存储器的严格要求，并对比了基于稀土离子、金刚石色心（NV中心）等不同物理实现方案的性能指标。 网络拓扑设计： 分析了适用于行星际通讯的星形网络、链式网络和混合网络的拓扑结构，并评估了其鲁棒性和效率。 第五部分：实验验证与当前技术瓶颈 (约 200 字) 本部分将理论研究与当前的工程实践相结合，回顾了地面和近地轨道上的关键实验进展，并坦诚指出了距离真正实现星际量子通讯的差距。 在轨实验回顾： 分析了中国“墨子号”等卫星平台在太空环境下进行量子密钥分发（QKD）和纠缠分发取得的成果，强调其对大气透射窗口的利用。 地面长距离光纤实验的极限： 讨论了光纤中光子损耗如何限制地面量子网络的应用范围，以及超导纳米线单光子探测器（SNSPD）在低噪声捕获方面的进步。 工程放大挑战： 总结了从单比特到高维度（Qudit）系统扩展、高频率纠缠源生成以及大规模精确指向控制等方面的工程瓶颈。 第六部分：未来展望与伦理考量 (约 100 字) 最后一部分着眼于未来十年可能取得的突破，包括基于引力波探测器网络利用时空曲率分发纠缠的设想，以及对未来安全通讯范式的讨论。同时，简要探讨了如果实现超远距离量子通信，可能带来的信息安全与主权层面的伦理与治理问题。 --- 目标读者： 量子物理、信息科学、空间探索技术、密码学研究人员，以及对下一代通讯技术有浓厚兴趣的工程技术人员。 本书特色： 理论深度与工程实践相结合，内容严谨，公式推导详尽，旨在成为该交叉领域研究人员的权威参考书。

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