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出版者:电子工业出版社

作者:惠新标

出品人:

页数:314

译者:

出版时间:2005-7

价格:27.5

装帧:平装

isbn号码:9787121015366

丛书系列:

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深入探秘：量子计算与未来信息科学的基石 书名： 量子计算与未来信息科学的基石 作者： [此处可根据实际情况填写作者姓名，例如：张伟、李明] 出版社： [此处可根据实际情况填写出版社名称，例如：科学出版社、清华大学出版社] 字数： 约 1500 字 --- 内容简介： 在信息时代的浪潮中，我们正站在一个全新的技术前沿——量子计算的黎明。本书《量子计算与未来信息科学的基石》并非关注传统的数字电视信号传输、压缩标准或编解码原理，而是将读者的目光引向一个更深层次、更具颠覆性的计算范式。它旨在系统性地梳理和阐述支撑未来信息处理核心的量子力学原理、量子信息理论，以及如何将这些抽象的物理概念转化为具有实际计算能力的硬件与算法。 本书的撰写，基于对当前信息科学发展瓶颈的深刻洞察。传统的经典计算，即使在摩尔定律的持续推动下，也日益逼近其物理极限，尤其在处理特定复杂问题（如大数因子分解、复杂分子模拟、优化问题）时，其计算复杂度呈指数级增长，令人望而却步。量子计算，凭借其对叠加态和量子纠缠的巧妙利用，提供了一条突破经典限制的有效路径。 全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的完整知识体系。 第一部分：量子力学基础与信息论的桥接 本部分是理解后续所有内容的前提。它没有停留在教科书式的物理公式推导，而是高度聚焦于信息论视角下的量子力学。我们详细探讨了量子态的数学描述（如狄拉克符号、希尔伯特空间），重点剖析了量子比特（Qubit）与经典比特（Bit）的根本差异，特别是叠加原理如何赋予量子系统指数级的状态空间。 关键章节深入探讨了量子纠缠这一非定域性的核心资源。纠缠不仅被视为一种物理现象，更被提升到信息处理的“燃料”层面。我们通过贝尔不等式的实验验证，阐释了纠缠的不可思议特性，并引入了量子信息论中的基本度量，如冯·诺依曼熵，用以量化系统中的量子信息含量。这部分内容为读者构建了坚实的理论框架，理解为何量子计算在某些任务上能实现“量子优越性”。 第二部分：量子门、电路与容错性 在理论框架之上，本书迅速转向了构建量子计算机的“工具箱”。我们详细介绍了量子逻辑门的构建，从基本的泡利门（X, Y, Z）到单比特旋转门，再到实现通用计算所需的关键多比特门，尤其是受控非门 (CNOT)。本书强调了构建通用量子计算模型的必要性，即通过有限的量子门集能否模拟任何量子操作。 更具前瞻性的是，本部分投入大量篇幅讨论了量子容错码（Quantum Error Correction, QEC）。与经典计算不同，量子态的脆弱性意味着退相干是实现大规模计算的头号敌人。我们剖析了表面码（Surface Code）等主流容错方案的原理、编码效率以及所需的物理开销，旨在让读者理解当前工程实现中面临的严峻挑战以及如何通过信息冗余来保护量子信息。 第三部分：量子算法的精髓与性能飞跃 本书的核心价值体现在对量子算法的深入剖析。我们不再满足于对 Shor 算法和大数分解的表面介绍，而是力求揭示其背后的数学结构——量子傅里叶变换 (QFT)。QFT 是许多加速算法的通用引擎，本书详细演示了 QFT 如何在指数时间内实现经典傅里叶变换的计算。 此外，我们详尽分析了格罗弗搜索算法 (Grover's Algorithm)，解释了它如何通过迭代的量子振幅放大技术，将无序搜索的时间复杂度从 $O(N)$ 降低到 $O(sqrt{N})$。 对于当前 NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代更为实用的算法，本书也进行了全面覆盖，特别是变分量子本征求解器 (VQE) 和量子近似优化算法 (QAOA)。这些混合量子-经典算法的介绍，侧重于其在化学模拟和组合优化问题中的应用潜力，以及如何权衡当前设备的噪声限制。 第四部分：物理实现路径与未来展望 本书的最后一部分将理论与工程实践紧密结合，考察了当前主流的量子硬件平台。我们对比了超导电路（如谷歌、IBM采用的技术）、离子阱、拓扑量子比特以及光量子计算等多种实现路径的优劣、可扩展性以及各自的退相干机制。这部分内容为读者描绘了从理论蓝图到物理器件的全景图。 最后，本书展望了量子计算在材料科学、药物发现、金融建模和人工智能等领域的颠覆性影响。我们探讨了后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）的必要性，即在量子计算机成熟前，如何设计新的经典加密体系以抵御 Shor 算法的威胁。 总结： 《量子计算与未来信息科学的基石》是一本面向高年级本科生、研究生以及信息技术领域专业研究人员的深度参考书。它假设读者具备扎实的线性代数基础，旨在提供一个清晰、深入且不回避技术难点的量子计算全景图。它不是关于如何调试数字电视接收器的手册，而是关于如何重塑未来信息处理范式的理论与工程指南。阅读本书，读者将获得驾驭下一代计算革命的理论工具和前瞻视野。

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这本书的排版简直是灾难，我拿到实体书的时候就感觉很不舒服。字体大小不一致，段落间距时松时紧，更要命的是，图文混排的地方简直是一团糟，很多公式和示意图都跑偏了，看得我眼花缭乱。有时候想对照着图去看文字说明，结果发现图号和文字描述的根本对不上，这在学习技术性内容时是致命的。感觉编辑团队对细节完全没有关注度，这对于一本号称“基础”的技术书籍来说，是非常不负责任的表现。阅读体验极其糟糕，我不得不自己拿尺子量着对齐，光是适应这种混乱的排版就浪费了我大量的时间和精力，这完全不应该发生在正规出版物上。

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后半部分的代码示例简直是笑话。作者在介绍如何使用某个开源库进行TS流解析时，提供的代码片段竟然是基于一个多年前的Python 2版本，并且依赖的库本身都已经停止维护了。更严重的是，这些代码段缺少必要的错误处理和环境配置说明。如果我尝试在现代操作系统上直接复制粘贴运行，编译和执行都会立刻报错。这不仅没有起到示例的作用，反而给我增加了调试环境和修复过时代码的额外工作量，严重影响了学习效率。技术书籍，尤其是涉及软件实现的部分，时效性是至关重要的，这本书在这方面完全没能跟上时代的要求。

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作者的叙述风格极其枯燥，缺乏任何能激发读者好奇心的“钩子”。整本书就像是一份冗长、平铺直叙的技术文档，阅读过程是一种煎熬。他似乎更热衷于堆砌术语和标准编号，而不是用生动的比喻或者实际的工程实例来解释复杂的技术原理。比如，在讲解信道编码的纠错机制时，完全可以联系到日常生活中的数据传输错误场景，但作者只是机械地写下了贝尔伍德-霍奇森（BCH）码的数学表达式。这种教条式的写法，让学习变成了一种负担，而不是探索，完全没有达到技术普及的目的。

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我花了整整一个下午试图搞明白第三章关于MPEG-2压缩标准的介绍，但最终还是放弃了。作者似乎默认读者已经对信息论和离散余弦变换（DCT）有着非常深入的理解，对于这些核心概念，他只是轻描淡写地提了一句，然后就直接跳到了编码流程的细节。这完全不符合“基础”教材的定位啊！对于初学者来说，如果没有扎实的数学和信号处理背景，读起来就像在听天书，每一个术语都需要停下来查阅其他专业书籍才能勉强跟上思路。内容深度上把握得非常失衡，要么过于宽泛地罗列概念，要么在关键的算法推导上戛然而止，缺乏循序渐进的引导。

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这本书的案例选择老旧得令人发指。书中还在大篇幅讨论CRT显示器的像素结构和隔行扫描的优缺点，仿佛时间停在了上世纪九十年代末。虽然理论基础是相通的，但在探讨现代数字电视系统时，完全没有提及目前主流的HEVC（H.265）或AV1编码的应用场景，更别提4K/8K超高清内容的分发网络是如何构建的。读完这本书，我感觉自己对一个正在快速消亡的技术领域有了一些了解，但对于如何进入当前广电和新媒体行业，这本书提供的帮助几乎为零。市场上的新书都在讲IPTV、OTT和云化处理，这本书还停留在DVB-T的时代，实在让人提不起兴趣。

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