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出版者:清華大齣版社

作者:範欽珊

出品人:

頁數:314

译者:

出版時間:2004-1

價格:24.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787302072591

叢書系列:高等院校力學教材

圖書標籤:

• 材料力學
• 工程力學
• 固體力學
• 結構力學
• 力學
• 教材
• 理工科
• 大學教材
• 工程教育
• 應力分析

好的，這是一份關於《量子信息與計算》的圖書簡介，旨在詳細介紹該領域的核心內容，同時避免提及您提到的《材料力學》。 --- 《量子信息與計算：原理、算法與實現》 內容簡介 《量子信息與計算：原理、算法與實現》是一部全麵深入探討量子力學在信息處理領域應用的權威著作。本書旨在為物理學、計算機科學、數學以及工程學等相關專業的學生、研究人員和工程師提供一個堅實的理論基礎和前沿的實踐指導。全書涵蓋瞭從量子力學的基本原理齣發，構建量子信息框架，直至當前量子計算硬件實現和前沿算法設計的廣闊圖景。 第一部分：量子力學的基石與信息基礎 本書伊始，我們首先迴顧瞭經典信息論的基本概念，如熵、信道容量等，為後續與量子世界的對比做鋪墊。隨後，深入探討瞭支撐整個量子信息領域的核心物理學原理。這部分內容詳細介紹瞭量子力學的數學結構，包括希爾伯特空間、算符、態矢量、波函數演化等。特彆強調瞭量子疊加原理和量子糾纏——這兩個區彆於經典係統的核心特性。 我們係統地闡述瞭如何使用量子比特（Qubit）來編碼信息，並詳細分析瞭單比特和多比特係統的狀態描述、測量概率以及信息的演化。通過對泡利矩陣和張量積的深入解析，讀者將能夠熟練地掌握量子態的代數錶示方法。此外，本書對量子測量理論進行瞭細緻的剖析，解釋瞭測量過程如何導緻波函數坍縮，以及由此帶來的信息獲取的隨機性和不確定性，這是理解量子算法難點所在的關鍵。 第二部分：量子信息處理的基本操作與度量 在奠定瞭基礎之後，本書轉嚮瞭量子信息處理的“操作層麵”。我們詳盡地介紹瞭量子門的概念，將其視為對量子態進行幺正演化的基本操作單元。從單比特的鏇轉門（如X, Y, Z, H門）到多比特的受控門（如CNOT, SWAP門），我們不僅描述瞭它們的矩陣形式，更重要的是闡釋瞭它們在構建復雜量子電路中的作用。特彆是對CNOT門的深入討論，因為它被證明是實現通用量子計算不可或缺的基本門集之一。 本部分還專門闢章節討論瞭量子信息的核心資源——量子糾纏。我們引入瞭諸如糾纏度、糾纏熵等量化指標，用以衡量係統內部關聯的強度。糾纏不僅僅是一種奇特的物理現象，更是量子隱形傳態、超密編碼等高級信息協議得以實現的物理基礎。我們詳細推導瞭量子隱形傳態（Quantum Teleportation）的完整過程，展示瞭如何利用預共享的糾纏資源，僅通過經典通信便能傳輸未知的量子態。 第三部分：量子計算的理論框架與核心算法 量子計算的巨大潛力源於其能夠並行處理海量信息的特性。本書的第三部分聚焦於如何利用這種潛力設計高效的算法。我們首先介紹瞭量子電路模型，這是目前最主流的計算模型，並探討瞭通用量子計算的充分必要條件。 隨後，本書以相當大的篇幅詳細講解瞭幾個裏程碑式的量子算法： 1. Deutsch-Jozsa 算法：作為第一個展示量子計算優於經典計算的範例，它清晰地揭示瞭量子並行性的威力。 2. Simon 算法：進一步鞏固瞭量子算法在特定問題上的指數級加速能力。 3. Shor 算法：詳細剖析瞭其核心的量子傅裏葉變換（QFT）以及如何利用其周期尋找能力，高效地解決大數因子分解問題，及其對現代密碼學構成的潛在挑戰。 4. Grover 搜索算法：係統闡述瞭如何通過優化搜索路徑，實現對無序數據庫的平方加速。 對於每一個算法，本書都力求做到原理講解深入、數學推導嚴謹，並結閤具體的量子電路圖示，使讀者能夠清晰理解算法的每一步操作及其加速的來源。 第四部分：量子信息處理的前沿方嚮與物理實現 認識到理論與實踐之間的鴻溝，本書的最後部分將視角投嚮瞭量子信息處理的前沿研究領域和正在進行的工程嘗試。 在理論前沿方麵，我們探討瞭量子糾錯碼，這是實現容錯量子計算的關鍵技術，介紹瞭如錶麵碼（Surface Codes）等前沿編碼方案，以及它們如何通過冗餘編碼來抵禦環境噪聲。此外，還簡要介紹瞭變分量子本徵求解器（VQE）等近場含噪量子（NISQ）時代的混閤量子-經典算法。 在物理實現方麵，本書客觀地分析瞭當前主流的量子硬件平颱的優缺點和技術瓶頸。我們分彆對基於超導電路、囚禁離子、光子、中性原子陣列以及拓撲量子比特等不同架構的原理、操控技術、退相乾機製和可擴展性潛力進行瞭深入的比較和評估。這種對物理實現的深入討論，有助於讀者理解當前技術限製和未來發展方嚮。 結語 《量子信息與計算：原理、算法與實現》不僅是一本教科書，更是一座連接基礎物理學與未來信息技術的橋梁。通過係統、詳盡的論述，本書緻力於培養讀者紮實的理論素養，使其能夠站在信息科學的最前沿，參與到下一代計算範式的構建與探索中。本書的深度和廣度使其成為任何渴望掌握這一顛覆性技術領域核心知識的專業人士的必備參考書。

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說實話，這本書的排版和裝幀設計，完全不像是一本理工科的嚴肅著作，更像是一本精心策劃的藝術品。它的字體選擇非常考究，粗細搭配得當，閱讀起來眼睛非常舒適，即使連續閱讀幾個小時，也鮮少有那種視覺疲勞感。我尤其欣賞作者在章節過渡時所采用的那些小小的“思考題引子”。它們不是那種直接要求計算的習題，而是更偏嚮於概念性的發問，比如“如果我們將這個梁的橫截麵換成一個空心圓環，你預期它的抗扭剛度會有怎樣的變化，背後的能量解釋是什麼？”這種提問方式，極大地激發瞭讀者的主動探索欲。我常常在讀完一個理論後，會立刻閤上書，在草稿紙上嘗試自己推導一遍，或者嘗試用更直觀的物理圖像去解釋那個數學錶達式。這本書的魅力就在於，它在給你知識的同時，也在潛移默化地訓練你的工程直覺。而且，這本書在引用參考文獻和曆史背景介紹上也做得非常到位，很多關鍵理論的提齣者和實驗背景都被詳盡地描述齣來，這讓整個學科體係變得立體起來，不再是一堆孤立的定律集閤，而是人類智慧不斷試錯和完善的曆史進程的體現。

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這本書的語言風格非常獨特，它有一種英式幽默和嚴謹的科學態度完美融閤的韻味。在解釋一些復雜的偏微分方程推導時，作者會突然冒齣一句類似“讓我們暫時放下這些復雜的積分，想象我們正在用勺子攪拌一杯濃稠的布丁”的比喻，這種突如其來的生活化描述，瞬間就打破瞭公式帶來的壓迫感。我感覺這不像是某個學院派教授寫的，倒像是一位在工業界摸爬滾打多年後，決定把畢生心血凝練成冊的智者。閱讀過程中，我發現自己不僅是在學習力學知識，更是在學習一種看待問題的哲學——即“簡化”與“真實”之間的辯證關係。如何選擇最恰當的簡化假設，如何在保證計算可行性的前提下，最大程度地貼近材料的真實行為，這是貫穿全書的核心綫索。這種高階的思維訓練，是市麵上很多純粹的計算手冊類書籍所無法給予的。

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我是一個對工程細節有著近乎偏執追求的人，所以在閱讀技術類書籍時，最怕遇到那種隻談理論，不接地氣的“空中樓閣”。然而，這本書在這方麵的處理上達到瞭一個近乎完美的平衡。它深入剖析瞭各種失效模式，比如疲勞裂紋的萌生與擴展，蠕變在高應力下的行為錶現，以及衝擊載荷下的動態響應。但更棒的是，作者沒有止步於理論模型的建立，而是花瞭大量的篇幅去討論這些模型在實際工程案例中的局限性，以及在設計裕度確定時的實際考量。書中穿插的那些案例分析，比如某橋梁的屈麯問題，或者某航空部件在極端溫度下的性能衰減，都配有非常細緻的圖錶數據，這些數據不是那種理想化的直綫或麯綫，而是充滿瞭真實世界噪聲的“毛刺”，這讓我更能體會到工程實踐的復雜性。它教會我的，是如何在不完美的信息和有限的資源下，做齣一個“足夠好”且安全的工程決策，這比死記硬背幾個安全係數的數值要重要得多。

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從結構上看，這本書的章節安排極具邏輯性，像一個精心設計的迷宮，引導你從宏觀走嚮微觀，再從靜力學走嚮動力學，最終匯聚到復閤材料和非綫性問題的探討。我特彆喜歡它在介紹本構關係時所采用的對比手法。比如，當我們剛掌握瞭綫彈性模型的精髓後，作者立刻會引入彈塑性模型，然後詳細對比兩者在應力鬆弛和應變硬化上的核心差異點，並通過對比，反襯齣各自適用範圍的邊界。這種“先立後破”的講解策略，讓新知識的建立建立在對舊知識的深刻理解之上，極大地減少瞭知識點之間的割裂感。更重要的是，這本書的索引和術語錶做得極為詳盡，這對於我這樣需要頻繁迴查特定概念的研究者來說，簡直是福音。我甚至能感覺到作者在編寫這本書時，是抱著一種“讓後學者少走彎路”的強烈願望，這使得整本書的閱讀體驗從一開始的挑戰，逐漸轉變為一種享受和持續的探索。

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這本書拿到手的時候，光是封麵那厚重的質感就讓人肅然起敬，感覺裏麵裝的絕對是硬核乾貨。我一開始是帶著點忐忑的心情翻開的，畢竟大學裏啃那些理論啃得焦頭爛額的經曆還曆曆在目。然而，這本書的敘事方式卻齣乎我的意料。它沒有上來就拋一堆讓人望而生畏的公式，而是像一位經驗豐富的老工程師在跟你娓娓道來，從最基礎的受力分析講起，那種循序漸進的引導，讓我感覺自己像是在親手搭建一個微縮結構，每一步都踏實而清晰。特彆是對材料內部微觀結構與宏觀力學性能之間關係的探討，簡直是醍醐灌頂。我以前總覺得那些力學模型是憑空想象齣來的，但作者巧妙地將晶體結構、位錯運動這些概念融入進去，瞬間讓那些抽象的應力應變麯綫變得有血有肉，仿佛能看到材料在受力時內部究竟發生瞭怎樣的“搏鬥”。這本書的圖解部分也做得極其齣色，那些剖麵圖、矢量圖，都不是那種標準的、冷冰冰的教科書插圖，而是充滿瞭設計感，能讓人一眼就抓住問題的核心所在。讀完前幾章，我對於“為什麼這種材料適閤用在這裏”這個問題，有瞭一種前所未有的深刻理解，不再僅僅停留在“手冊上說”的層麵。

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