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出版者:中国电力出版社

作者:Elliotte Rusty Harold

出品人:

页数:744

译者:

出版时间:2001-8-1

价格:79.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787508307121

丛书系列:

图书标签:

• Java
• 网络编程
• Socket
• TCP/IP
• HTTP
• 多线程
• 服务器
• 客户端
• IO
• 并发编程

好的，这里是一份为您构思的图书简介，主题与“Java网络编程”无关，字数控制在1500字左右，力求内容详实且自然流畅： --- 《深入理解量子纠缠与信息安全》 导言：超越经典计算的边界 在信息技术飞速发展的今天，我们正站在一个新时代的门槛上。经典计算机的极限，在面对复杂系统模拟、超大规模数据处理乃至核心信息安全挑战时，日益凸显。量子力学，这个曾被视为物理学最深奥领域的前沿，正以前所未有的速度转化为颠覆性的技术——量子计算。而量子纠缠，这一被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”的奇特现象，正是构建未来计算和通信体系的基石。 本书《深入理解量子纠缠与信息安全》，旨在为具有一定物理学或信息科学背景的读者，提供一个全面、系统且深入的视角，探讨量子纠缠的底层原理、前沿应用，以及它如何重塑我们对信息安全乃至宇宙认知的边界。我们不仅仅停留在理论的阐述，更致力于揭示如何将这些深刻的物理学原理转化为实际可操作的技术框架。 第一部分：量子纠缠的物理学基础与数学描绘 要驾驭量子信息，必须首先精通其“语言”和“语法”。本部分将从量子力学的基本公设出发，逐步引向纠缠这一核心概念的严格定义。 1.1 量子态的张量积与希尔伯特空间 我们将详细探讨复合系统的描述，即如何使用张量积来表示两个或多个量子比特（Qubit）的联合状态。这包括对直积空间和张量积空间的清晰区分，为理解纠缠奠定严格的数学基础。读者将学习如何通过投影算符和密度矩阵来描述纯态与混合态。 1.2 可分离性与纠缠的判据 纠缠态的特征在于其不可分离性。本章将深入剖析贝尔不等式（Bell Inequalities）的物理意义，特别是CHSH不等式，作为区分经典关联与量子纠缠的金标准。我们会演示如何利用这些数学工具来实验性地验证是否存在真正的量子纠缠，并讨论如何量化纠缠的程度，如利用纠缠熵（Entanglement Entropy）。 1.3 纠缠的生成与操控 纠缠并非凭空产生，它需要精密的物理过程。本书将介绍几种主要的纠缠对生成方法，包括：自发参量下转换（SPDC）、光子陷阱的介导耦合，以及固态系统中如量子点和金刚石色心（NV色心）的操控技术。重点将放在如何利用激光脉冲和微波共振来实现对多体系统纠缠态的精确时间演化控制。 第二部分：量子纠缠在计算与通信中的革命性应用 一旦掌握了纠缠这一资源，我们便能开启经典世界无法企及的计算和通信效率。本部分聚焦于最具前景的两个应用领域：量子计算和量子信息传输。 2.1 量子纠错码与容错计算 量子比特极易受到环境噪声的干扰，导致退相干。要构建实用的量子计算机，必须依赖鲁棒的量子纠错机制。我们将详细解析Shor码、表面码（Surface Codes）等主要的拓扑量子纠错方案。重点在于理解它们如何利用“冗余”的纠缠态来编码单个逻辑量子比特，并实时监测和修复错误，确保计算的可靠性。这部分内容将涉及图论和循环码在量子纠错中的应用。 2.2 量子隐形传态与远程制备 量子隐形传态（Quantum Teleportation）是量子信息学的标志性技术，它利用预先共享的纠缠对，在不直接传输信息载体的情况下，将一个未知量子态传输到远端。本书将提供从理论推导到实际操作流程的完整剖析，包括贝尔态测量（Bell State Measurement）的关键作用。同时，我们将探讨远程量子态制备（Remote State Preparation）在分布式量子网络中的潜力。 2.3 超密编码与信道容量 超密编码（Superdense Coding）展示了如何利用一个纠缠对和单个经典比特，实现两个经典比特的传输效率。我们将对比经典香农信道容量理论与量子信道容量，理解纠缠在提升信息传输效率方面的独特优势。 第三部分：纠缠在信息安全领域的颠覆性影响 量子技术对现代密码体系构成了“生存性威胁”，但同时也提供了更高级别的安全保障。 3.1 量子密钥分发（QKD）与后量子密码学 本章深入探讨了基于纠缠的量子密钥分发（如Ekert91协议），它提供了理论上无条件安全的密钥交换。我们将详细分析其安全性证明，并将其与基于单光子偏振的BB84协议进行对比。同时，鉴于量子计算机的未来威胁，我们将介绍经典信息安全领域对“后量子密码学”（PQC）的最新研究进展，如格密码（Lattice-based Cryptography）和哈希函数签名方案。 3.2 量子隐写术与量子水印 除了安全通信，纠缠还可用于信息隐藏。我们将探讨如何利用量子叠加态和纠缠的特性，将秘密信息嵌入到量子载体中，形成难以察觉的量子隐写方案。这涉及到对量子态扰动程度的精确控制和检测。 3.3 物理层面的安全：量子检测 最后，本书将讨论量子纠缠如何增强系统的物理安全。例如，利用纠缠粒子对的测量关联，可以设计出能够立即检测到窃听行为的量子安全协议，这远超经典加密方法的范畴。 结语：迈向量子互联网 《深入理解量子纠缠与信息安全》不仅是一本技术手册，更是一份对未来信息范式的深刻洞察。通过对纠缠这一核心资源的全面掌握，读者将能够站在前沿，参与到构建下一代量子计算架构、实现绝对安全通信和推动基础科学探索的伟大征程中。量子世界的大门已经敞开，等待着富有探究精神的工程师和科学家们。 ---

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