具体描述
《量子信息学导论：原理、计算与安全》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的量子信息学领域概览，涵盖其基础理论、核心计算模型、前沿技术应用以及对未来信息安全的深远影响。本领域正处于从理论探索迈向实际工程的转折点，理解其基本原理对于把握下一代信息技术的发展脉络至关重要。 本书内容结构清晰，逻辑严谨，分为四个主要部分：量子力学基础回顾、量子信息核心理论、量子计算模型与算法、以及量子信息技术前沿与应用。 --- 第一部分：量子力学基础回顾 本部分首先为非物理学背景的读者打下坚实的理论基础，重点聚焦于那些对信息处理至关重要的量子力学概念。 1. 经典信息与量子比特的引入： 从比特（Bit）的确定性出发，引入量子比特（Qubit）的概念，解释其与经典比特在信息承载能力上的根本区别。深入讨论狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的使用方法，这是量子信息论中的标准语言。 2. 态叠加原理与测量： 详细阐述态叠加原理，解释量子系统如何同时处于多种状态的“幽灵”状态。重点分析量子测量的随机性、不可逆性以及波函数坍缩的物理含义。通过具体实例说明概率幅（Probability Amplitudes）的计算过程。 3. 线性代数基础： 简要回顾必要的线性代数知识，包括向量空间、希尔伯特空间（Hilbert Space）、酉矩阵（Unitary Matrices）以及张量积（Tensor Product）。强调张量积在描述多粒子系统中的关键作用。 4. 纠缠现象的深入探讨： 纠缠是量子信息区别于经典信息的独特资源。本章将详尽介绍纠缠态的数学描述（如贝尔态 Bell States），阐述“非定域性”（Non-locality）的物理含义，并通过定性分析贝尔不等式（Bell’s Inequalities）的突破，说明纠缠在信息学中的价值。 --- 第二部分：量子信息核心理论 本部分是全书的核心，构建了量子信息处理的数学框架。 5. 量子门与量子线路： 介绍构成量子计算的基本操作单元——量子门。详细解析单比特门（如泡利门、Hadamard门）和多比特门（如CNOT门、SWAP门）。论证通用量子门集的存在性，即仅需少数几种基本门即可构建任意酉变换。讲解量子线路图（Quantum Circuit Diagrams）的标准绘制规范。 6. 量子信息论中的熵与信道： 将经典信息论中的熵概念推广到量子域，引入冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）来量化量子态的纯粹性或混合性。深入分析量子信道（Quantum Channels）的概念，使用超运算（Superoperators）描述信息在噪声环境下的演化，这是理解量子纠错和容错计算的基础。 7. 量子隐形传态（Quantum Teleportation）： 详细拆解隐形传态的完整协议，说明其如何利用预先共享的纠缠资源，实现量子态的精确转移，同时强调其不涉及信息超光速传输的本质。 8. 量子纠错码（Quantum Error Correction, QEC）： 讨论量子信息固有的脆弱性，特别是退相干（Decoherence）问题。系统介绍QEC的基本原理，如测量错误而不扰动量子态的方法。深入讲解经典的Shor 9-qubit码和Steane 7-qubit码，建立对未来容错量子计算的认识。 --- 第三部分：量子计算模型与算法 本部分将理论转化为计算实践，介绍当前主流的量子计算范式及突破性的算法。 9. 量子图灵机模型： 形式化量子计算的计算模型，阐述量子图灵机如何执行酉演化，并探讨其与经典图灵机的计算能力对比（即它们同属于可计算性理论中的同一层次）。 10. 关键量子算法： 重点解析具有里程碑意义的两个算法： Shor算法： 详细分解其利用量子傅里叶变换（QFT）在因子分解问题上的指数加速，及其对当前公钥密码体系的潜在威胁。 Grover搜索算法： 解释其如何通过量子振幅放大（Amplitude Amplification）技术，在非结构化数据库搜索中实现二次加速。 11. 量子模拟： 探讨如何使用量子计算机来模拟其他复杂的量子系统（如分子结构、材料科学中的相互作用），这被认为是量子计算最直接和最有希望的早期应用方向。介绍变分量子本征求解器（VQE）等混合算法框架。 12. 量子退火（Quantum Annealing）： 区别于通用电路模型的量子退火方法，侧重于其在解决组合优化问题（如最大割、旅行商问题）中的独特优势和局限性。 --- 第四部分：量子信息技术前沿与应用 最后一部分关注当前技术实现的挑战与正在快速发展的应用领域。 13. 物理实现的技术路线： 考察目前主导的几种物理平台及其工程挑战：超导电路（Transmon Qubits）、离子阱（Trapped Ions）、光子系统（Photonic Systems）和拓扑量子比特。分析每种技术在相干时间、连接性、可扩展性方面的优劣势。 14. 量子密钥分发（QKD）： 深入讲解基于物理原理确保信息安全的QKD技术，特别是BB84协议的实现细节和信息论安全性的证明。讨论QKD与经典密码学的关系和互补性。 15. 噪声中等规模量子（NISQ）时代的计算： 鉴于当前硬件的噪声特性，重点分析适合当前硬件的近似算法和混合量子-经典算法，如量子神经网络（QNN）的初步探索。 16. 展望：量子霸权与未来挑战： 讨论“量子优越性”（Quantum Supremacy）实验的意义，以及通往大规模、容错通用量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computing）的长期工程障碍，包括 Qubit 的可扩展性、控制精度与系统集成。 目标读者： 本书适合高年级本科生、研究生，以及从事计算机科学、电子工程、物理学和数学研究的专业人士。阅读本书要求读者具备微积分、线性代数和基础物理学的知识背景。本书旨在培养读者利用量子力学的独特视角解决复杂信息问题的能力。
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算是为了工作。。。。
评分虽然是03年的书，距今已经14年！目前看到的讲蓝牙简单易懂的书籍了，特别是对spp rfcomm的说明简单易懂，把蓝牙的体系架构讲的的很清晰，值得一读……
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