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出版者:高等教育出版社

作者:程牛亮

出品人:

页数:324

译者:

出版时间:2005-7

价格:28.80元

装帧:

isbn号码:9787040173413

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量子信息物理学导论 作者： 张伟、李明 出版社： 科学出版社 ISBN： 978-7-03-065432-1 --- 内容简介 《量子信息物理学导论》是一本面向高年级本科生、研究生以及对量子物理学和信息科学交叉领域有浓厚兴趣的研究人员的专业教材。本书旨在系统而深入地介绍量子信息领域的基础理论框架、核心概念、关键实验技术以及前沿研究方向，特别强调物理学原理在信息处理中的体现与应用。全书结构严谨，逻辑清晰，理论推导详实，同时兼顾了最新的实验进展和潜在的技术挑战。 本书的编写遵循“从基础概念到前沿应用”的递进路线，确保读者在没有深厚量子力学背景（但需具备经典物理和微积分基础）的情况下，能够逐步掌握量子信息的核心要素。 第一部分：量子力学基础与信息论的融合 (第1章至第3章) 第1章：经典信息与概率回顾 本章首先回顾经典信息论的基石——香农信息论，包括信息熵、信道容量和编码理论的基本概念。这是为了建立一个清晰的对比参照系，以便后续理解量子信息的非经典特性。我们着重探讨了概率论在描述不确定性中的作用，并引入了信息熵的数学形式及其物理意义的初步讨论。 第2章：量子力学基本原理的视角重塑 本章是全书的物理基础。它不是对标准量子力学教材的简单重复，而是站在“信息处理”的角度重新审视量子力学。我们详细阐述了态矢量（Ket 矢量）和密度矩阵（Density Matrix）的概念，强调了密度矩阵在描述混合态和开放量子系统中的不可替代性。狄拉克符号的系统应用贯穿始终。此外，本章深入探讨了叠加原理、测量公设及其对信息获取过程的限制性影响。重点讲解了波恩定则（Born Rule）如何量化概率性测量结果。 第3章：量子比特与量子态空间 量子比特（Qubit）是量子信息处理的基本单元。本章系统介绍了量子比特的定义、布洛赫球（Bloch Sphere）表示法，以及如何用二维复向量空间来描述单比特状态。随后，我们将讨论多量子比特系统，特别是张量积的概念，并引入“可分离态”与“纠缠态”的严格数学定义。纠缠作为一种纯粹的量子关联，其数学特征（如Schmidt分解）被详细分析，为后续的量子计算奠定基础。 第二部分：量子信息处理的核心工具 (第4章至第7章) 第4章：量子门与酉变换 本章聚焦于量子操作，即酉变换（Unitary Transformations）。我们详细介绍了单比特的Pauli门集（X, Y, Z, H），并探讨了它们在布洛赫球上的几何对应关系。对于多比特系统，本书着重讲解了重要的多体门，如受控非门（CNOT）、受控相位门（CZ），以及通用的单比特酉矩阵的完备性。通过讨论“量子线路模型”，读者将理解如何使用一系列量子门来构建任何给定的量子算法。 第5章：量子测量与信息提取 量子测量是连接量子世界与经典输出的桥梁。本章深入剖析了投影测量（Projective Measurement）的原理和数学形式（投影算符）。我们讨论了测量的不可逆性、对量子态的“坍缩”效应，以及如何通过多次测量来估计一个未知量子态的统计特性。特殊关注了“弱测量”和“量子态层析”在实验中的意义。 第6章：量子纠缠的量化与操作 纠缠是量子信息区别于经典信息的最核心资源。本章从理论上深化了对纠缠的理解。我们介绍了量化纠缠的指标，如纠缠熵（Entanglement Entropy）和纠缠度（Concurrence）。本章还探讨了对纠缠的操作，如“纠缠交换”（Entanglement Swapping）和“超密编码”（Superdense Coding），这些操作展示了纠缠如何在不直接传输信息载体的情况下实现超越经典限制的通信能力。 第7章：量子信息传输与隐形传态 量子隐形传态（Quantum Teleportation）是量子信息处理的一个里程碑。本章详细推导了隐形传态的完整协议，清晰展示了如何利用一对预先共享的纠缠粒子和两次经典通信来实现对一个未知量子态的重建。此外，本章还探讨了量子信道和量子噪声模型（如退相干），为理解实际系统中的信息损失奠定了基础。 第三部分：量子算法与物理实现 (第8章至第10章) 第8章：通用量子计算模型 本章介绍了量子计算的核心潜力所在。我们首先讨论了图灵机与量子电路模型的等效性，并引入了费曼对量子模拟的构想。随后，重点剖析了两个最具代表性的量子算法：Grover搜索算法（平方加速）和Shor因子分解算法（指数加速）。对于这两个算法，本书不仅阐述了其工作原理，更深入分析了电路构建的细节和资源需求。 第9章：量子误差修正与容错计算 由于环境噪声和系统操作误差，构建可靠的量子计算机是一个巨大挑战。本章系统介绍了量子误差修正（QEC）的基本思想，包括经典误差修正的局限性。我们详细介绍了经典且重要的QEC码，如Shor码和表面码（Surface Code），解释了它们如何利用纠缠来编码逻辑量子比特，并实现了对特定类型的量子错误的检测和恢复。 第10章：前沿物理实现途径 本章将理论与实验前沿连接起来。我们概述了当前主流的物理平台，包括超导电路、囚禁离子、光量子（光子）、中性原子以及拓扑量子计算的初步概念。对于每种平台，本书讨论了它们的优势（如相干时间、门保真度）和面临的主要工程挑战（如可扩展性）。本章旨在激发读者关注当前物理学界在实际构建量子设备中的创新。 --- 本书特色 1. 物理严谨性与计算思维的结合： 本书严格遵循量子力学的基本假设，同时注重将抽象的物理概念转化为可操作的计算模型，是连接理论物理与计算机科学的坚实桥梁。 2. 丰富的数学工具： 详细介绍了线性代数、矩阵理论在量子信息中的应用，确保读者能够独立进行理论分析和数值模拟。 3. 侧重现代概念： 相比于传统教材，本书将量子纠缠、量子信息度量和量子信息论放在更核心的位置进行探讨。 4. 面向未来： 包含对量子机器学习、量子网络和量子模拟等新兴领域的介绍，为读者后续的深入研究指明方向。 《量子信息物理学导论》旨在培养读者从第一性原理理解量子信息现象的能力，是进入该交叉领域学习、研究和工程实践的必备参考书。

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我得说，《铁与灰烬：中世纪欧洲的日常生活》这本书，简直是把历史的尘土拂去，让我们看到了那些“小人物”的真实生活图景。它完全颠覆了我过去对中世纪“黑暗时代”的刻板印象。作者的考据工作做得极其扎实，从一份份羊皮纸上的税务记录、教会的审判记录，甚至是对同一时期文学作品中对食物和衣着的描绘，都能挖掘出惊人的细节。我特别喜欢其中关于“气味”的一章，作者细致地还原了中世纪城市空气中弥漫的硫磺味、未净化的排泄物气味和简陋的肥皂味，那种强烈的感官冲击，让历史不再是泛黄的文字，而是扑面而来的生活气息。书中对农奴与领主关系的剖析也极其精妙，它没有简单地将一方描绘成绝对的压迫者，而是展现了依附关系中复杂的互惠与制衡，比如领主需要农奴的劳力，农奴也需要领主的保护。这种对复杂人性的挖掘，使得历史人物不再是标签，而是活生生的人。读完后，我感觉自己好像在那时的泥泞街道上走过一遭，感受过他们的饥饿、恐惧，也分享过他们的节日喜悦，深度和广度都令人赞叹。

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《算法的伦理边界》这本书，简直是为我们这个信息爆炸的时代量身定做的一剂清醒剂。作者的切入点非常犀利，他没有过多纠缠于代码层面的技术细节，而是将焦点锁定在“决策权”的转移上。我印象最深的是关于推荐系统如何塑造用户偏好的章节，作者用极具警示性的笔触描绘了“过滤气泡”的形成过程，让我们意识到，我们以为的自由选择，很可能只是被算法精心设计过的路径。这本书的论证逻辑严密，但行文却一点也不说教，而是通过一系列近年来发生的真实案例——从招聘歧视到司法量刑中的偏见——来层层递进，不断拷问读者的良心。阅读过程中，我反复停下来审视自己日常使用的APP，思考那些点赞、转发背后隐藏的社会影响。书中提出的“可解释性”和“问责制”的概念，我认为是当前技术哲学讨论中最紧迫的议题。它迫使我们去思考，当我们把决策权交给机器时，我们究竟放弃了什么宝贵的、具有人文关怀的东西。这本书的价值在于，它不是要我们停止使用技术，而是要我们以一种更清醒、更具批判性的姿态去驾驭技术。

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这本《宇宙的低语》绝对是近十年来我读过最引人入胜的科普读物，作者以一种近乎诗意的笔触，将那些冰冷晦涩的天体物理概念描绘得栩栩如生。它并非那种硬邦邦的教科书，而是像一位经验丰富的星空向导，带着你穿越浩瀚的黑暗，去触摸那些遥远恒星的脉搏。开篇对暗物质和暗能量的探讨，就足够震撼人心，作者没有陷入复杂的数学公式，而是巧妙地利用类比和历史故事，将宇宙的“看不见的力量”具象化。比如，他对引力透镜效应的描述，如同在讲述一幅被扭曲的宇宙油画，让人不禁想象，我们所认知的现实，究竟有多少是错觉。更让我惊喜的是，书中对“时间”这个哲学命题的探讨，结合黑洞视界附近的奇点理论，引发了我对自身存在的深刻反思。阅读过程中，我常常需要停下来，望向窗外，试图将书中的宏大叙事与眼前渺小的生活联系起来。那种感觉，仿佛灵魂被瞬间拉伸到宇宙的边缘，又被温柔地拽回。语言的韵律感极强，即便是初次接触相关知识的读者，也能感受到那种探索未知的纯粹的乐趣，丝毫不会感到枯燥乏味。它成功地架起了一座沟通科学与大众想象力的桥梁。

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《古老的乐谱与失落的调式》这本书，简直是音乐爱好者的饕餮盛宴，尤其对于那些对西方古典音乐史有一定了解，但渴望挖掘更深层文化根源的人来说。作者的文笔优雅而克制，仿佛她本人就是一位沉静的音乐考古学家。她没有聚焦于贝多芬或莫扎特的宏大叙事，而是将目光投向了中世纪吟游诗人的单音音乐，以及文艺复兴时期复调音乐中那些即将失传的调式结构。最让我拍案叫绝的是她对“微音程”的探讨，她是如何通过对中东和印度传统音乐的交叉对比，来反推古希腊音乐理论中可能存在的“非平均律”音高体系。这种跨文化的比较视角，极大地拓宽了我对“和谐”定义的理解。书中还附带了许多在线资源链接，引导读者去聆听那些“古老的声音”，这使得阅读体验是立体化的，而不是纯粹的理论输入。对于我这种业余的乐理学习者来说，这本书既提供了坚实的学术背景，又充满了艺术的想象力，让人在理解音乐结构的同时，也感受到了跨越千年的艺术灵魂的共鸣。

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坦白说，第一次拿起《湍流中的浮萍：现代都市人的精神漫游》，我以为这又是一本充斥着焦虑和鸡汤的“心灵成长”读物。然而，它却给我带来了极大的惊喜。作者并没有试图提供一套标准的解决方案，而是用一种近乎散文诗的、非常个人化的叙事，捕捉了现代都市人那种“身处人群，却无比孤独”的微妙心境。她对“通勤”这一行为的分析尤其精妙，她把拥挤的地铁描绘成一个临时的、非自愿的“半冥想空间”，人们在被动移动中，将思绪放空，进行着一种“无效的沉思”。书中对“碎片化时间”的利用和“注意力缺失”的讨论非常接地气，她探讨了我们如何在信息过载的环境下，努力维持一种脆弱的“内在秩序”。这本书的厉害之处在于，它用细腻的观察笔触，描绘了我们每天都在经历，却从未能清晰命名的那种集体情绪。阅读它时，我感觉像是被一位知己理解了，那些藏在心底的、关于漂泊感和疏离感的模糊情绪，被作者精准地捕捉并命名。它不是治愈，而是一种深刻的共情与确认，让人知道，我们都不是孤单地在湍流中挣扎。

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