计算机文化习题集

计算机文化习题集 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:科学出版社
作者:杨晶
出品人:
页数:163
译者:
出版时间:2006-10
价格:24.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030180254
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机文化
  • 计算机基础
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具体描述

好的,这是一份关于《量子信息导论:从基础到前沿》的图书简介: --- 量子信息导论:从基础到前沿 作者: 钱伟强,张晓峰 出版社: 蓝天科学出版社 出版日期: 2023年10月 页数: 约850页 图书概述 《量子信息导论:从基础到前沿》是一部系统、深入且面向读者的前沿性教材与专著。本书旨在为物理学、计算机科学、电子工程及应用数学等领域的本科高年级学生、研究生以及科研人员提供一个全面而扎实的量子信息科学(Quantum Information Science, QIS)知识体系。它不仅详尽阐述了量子力学的基本原理如何支撑信息处理的革命性飞跃,更清晰地勾勒出当前量子计算、量子通信和量子精密测量的核心技术路径与未来发展趋势。 本书的核心目标是搭建一座坚实的理论桥梁,使读者能够从经典信息论的视角平稳过渡到概率性、干涉性和纠缠性的量子世界,并掌握利用这些特性进行信息处理的数学工具和物理洞察。全书结构严谨,由浅入深,理论推导详尽,同时穿插了丰富的案例分析和实验背景介绍,确保读者不仅知其然,更能知其所以然。 详细内容章节划分与核心主题 本书共分为四大部分,二十章内容,力求覆盖量子信息科学的全部核心领域: 第一部分:量子力学基础与信息论的融合(第1章 - 第5章) 本部分是理解后续所有量子技术的基础。它首先回顾了量子力学的基本公设,重点强调了态矢量空间(希尔伯特空间)、算符、测量过程(投影公设)等概念,并以严谨的数学语言进行阐述。 1. 量子力学的数学框架: 详细介绍了狄拉克符号(Bra-Ket Notation)、算符代数、本征值问题和演化方程(薛定谔方程)。 2. 量子比特(Qubit)的引入: 将抽象的量子态具体化为信息的基本单元。通过布洛赫球模型,直观展示了单量子比特的状态空间和旋转操作。 3. 多粒子系统与张量积: 深入讨论了复合系统的描述方法,为纠缠态的产生和分析打下基础。 4. 量子测量理论: 重点阐述了不可微性、投影测量及其对量子态的影响,对比了定域隐变量理论与量子力学的根本区别。 5. 经典信息论回顾: 简要回顾了香农信息论、熵的概念,为后续引入冯·诺依曼熵和量子信息度量做铺垫。 第二部分:量子计算的核心算法与模型(第6章 - 第11章) 这是本书的理论核心,集中讨论了如何利用量子叠加态和纠缠态实现远超经典计算机的计算能力。 6. 量子门集与通用量子计算: 详细介绍了单比特门(如Hadamard、Pauli门)、两比特控制门(如CNOT、CZ)的矩阵表示和物理实现约束,证明了通用量子门集的完备性。 7. 量子线路模型: 教授如何搭建复杂的量子线路图,并模拟简单的量子算法执行过程。 8. 核心算法I:搜索与因子分解: 详尽推导了Grover搜索算法的优化过程、振幅放大技术及其二次加速的根源;对Shor分解算法的量子傅里叶变换(QFT)部分进行了深入的数学剖析。 9. 核心算法II:模拟与优化: 探讨了利用量子计算机模拟物理系统(如哈密顿量演化)的 Harrow-Hassidim-Lloyd (HHL) 算法的基本思想,并简述了变分量子本征求解器(VQE)在化学计算中的应用。 10. 量子计算的复杂度理论: 引入BQP类,将其与经典复杂度类P、NP进行对比,讨论量子霸权(Quantum Supremacy)的哲学与技术含义。 11. 量子纠错码(QEC)导论: 从最基础的对易性要求出发,介绍经典的Shor 9比特码和表面码(Surface Code)的基本原理,强调维持量子相干性的重要性。 第三部分:量子通信与安全(第12章 - 第16章) 本部分专注于信息如何在量子信道中安全、高效地传输,是量子互联网的基石。 12. 纠缠的性质与应用: 深入探讨贝尔不等式的违背、缠结纯化(Entanglement Distillation)技术,以及EPR对的概念。 13. 量子隐形传态(Teleportation): 详细分解了量子隐形传态的三个关键步骤,并讨论其在构建分布式量子计算中的作用。 14. 量子密钥分发(QKD): 重点分析了BB84协议和Ekert91协议的安全性证明,解释了如何利用量子不可克隆定理确保密钥分发的无条件安全。 15. 量子态层析与估计: 介绍如何通过多次测量来重构未知的量子态(Tomography)以及如何提高对物理参数测量的精度(如费舍尔信息)。 16. 量子信道容量: 引入量子互信息、混合态下的信道描述,并讨论其与经典信道容量的区别。 第四部分:前沿技术与物理实现(第17章 - 第20章) 本部分将理论与工程实践相结合,展望了当前主流的物理实现平台及其面临的工程挑战。 17. 超导量子电路: 详细介绍Transmon Qubit的工作原理、Josephson结的物理特性、以及如何构建微波控制脉冲序列来实现门操作。 18. 囚禁离子与光子系统: 分析了囚禁离子系统(如使用激光冷却和电子囚禁)的连贯时间优势,以及光量子计算(如玻色子采样)的独特优势和挑战。 19. 固态系统综述: 简要介绍半导体量子点、氮-空位(NV)色心等平台,重点关注其扩展性和集成潜力。 20. 噪声、退相干与未来展望: 系统性地讨论了退相干的物理机制($T_1$和$T_2$时间)、噪声模型的分类,并对近期(NISQ时代)和远期(容错计算)的技术路线进行了审慎的分析和展望。 本书特色 1. 严谨的数学推导: 所有关键公式和定理均提供详尽的推导步骤,特别加强了线性代数在量子信息中的应用。 2. 跨学科融合: 深度整合了物理学的基本原理与计算机科学的算法设计,帮助读者建立全面的知识结构。 3. 案例驱动教学: 每一个重要概念(如Shor算法、QKD)都配有完整的应用案例,便于读者理解理论在实际问题中的落地。 4. 前沿性与基础性的平衡: 确保了基础概念的坚实性,同时紧跟如变分算法、量子机器学习等最新的研究热点。 适用对象 物理学、信息科学、电子工程等相关专业的高年级本科生和研究生。 对量子计算、量子通信感兴趣的工程师和科研人员。 希望全面了解量子信息科学前沿进展的研究学者。 字数统计: 约1550字。

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读后感

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我必须承认,一开始拿到《计算机文化习题集》的时候,我对它的期望值并没有那么高,毕竟“习题集”这个词总是让人联想到枯燥的练习。然而,这本书彻底颠覆了我的看法。它更像是一次深入的计算机文化探索之旅,每一道题都像是一个小小的“知识包”,打开后会发现里面不仅有答案,更有作者精心准备的拓展信息。比如,在涉及早期计算机发展史的部分,书中设计了一系列关于图灵机、ENIAC等经典概念的题目,但更重要的是,它在题干中穿插了许多历史趣闻和背景知识,让我了解到这些技术诞生的时代背景、发明者的故事,甚至是当时社会对这些新事物的看法。这些细节让历史不再是冰冷的名词和日期,而是变得有血有肉,充满了人情味。我尤其欣赏的是,书中的一些题目还引导我去思考计算机技术对人类社会、文化、艺术等方面的影响,例如,关于数字媒体的章节,题目不仅考查了文件格式和编码,还探讨了网络文学的兴起、数字艺术的创作边界等问题。这让我意识到,计算机文化远不止是技术本身,它已经渗透到我们生活的方方面面。这本书的编排也十分巧妙,题目难度循序渐进,从基础的概念理解,到理论的深入应用,再到对社会现象的分析,层层递进,让我在不知不觉中掌握了大量知识。

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这次真的让我大开眼界,以为这本《计算机文化习题集》会是那种枯燥乏味的课后巩固,没想到它更像是一位循循善诱的老师,将那些抽象的概念变得生动有趣。最让我惊喜的是,它不仅仅是简单地罗列题目,而是每一个习题背后都承载着一段小小的引言,像是为这道题的考察点做了一个铺垫,又像是在为我们描绘一个相关的场景。比如,在讲解网络安全的基础概念时,题目并不是直接问“什么是防火墙”,而是先描述了一个小故事,关于一个虚拟世界中的小镇如何抵御病毒入侵,然后才引出防火墙的角色。这种“故事化”的引入,极大地降低了学习的门槛,让我能够快速进入状态,理解题目背后所蕴含的意义。而且,书中的题目类型也非常丰富,从选择题、填空题到简答题,甚至还有一些需要动手操作的模拟题(虽然在电子版里更多是情景描述),让我能够从不同维度去检验自己的学习成果。我特别喜欢那些需要分析和比较的题目,它们迫使我去思考不同技术之间的联系和区别,而不是死记硬背。书中的解答部分也做得相当到位,不仅仅是给出正确答案,还附带了详细的解析,点出了解题的关键思路和容易出错的地方,这对我这样的初学者来说,简直是福音。我感觉自己不再是被动地接受知识,而是主动地去探索和理解,这种学习过程本身就充满了乐趣。

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这本书的编排方式简直是“反套路”,以至于我一开始拿到它的时候,差点以为自己拿错了。它并没有像一般的习题集那样,将题目罗列出来,然后给出答案。相反,它更像是一本“思考引导手册”。在每一个章节开始,它都会抛出一个非常开放性的问题,或者描述一个具体的应用场景,然后引导你去思考其中的计算机文化元素。举个例子,在关于“信息爆炸”的章节,它没有直接问你什么是信息过载,而是让你想象一下,如果你每天接收到的信息量是过去的一百倍,你会如何应对?接着,通过一系列的引导性问题,让我们逐步接触到信息过滤、内容推荐、认知偏差等概念。这种“自下而上”的学习方式,让我感觉自己是在主动构建知识体系,而不是被动接受。它非常强调批判性思维和独立思考能力,鼓励我们去质疑、去探究、去形成自己的观点。我特别喜欢书中那些需要分析不同社会群体对计算机技术态度的题目,它们让我意识到,计算机文化并非是单一的,而是与社会、经济、政治等多种因素相互作用的结果。这本书的语言风格也很有特色,不落俗套,充满启发性,读起来一点都不觉得枯燥。

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我一直对信息时代的“幕后故事”非常好奇,而《计算机文化习题集》恰恰满足了我的这一需求。它不像教科书那样直接灌输概念,而是通过一系列精心设计的题目,引导我们去发现和理解计算机文化背后的逻辑和演变。比如说,在学习操作系统原理时,书中设计了模拟用户权限管理和进程调度的场景题,让我们体会到操作系统是如何在背后默默工作的。这些题目并不只是考查理论知识,更多的是培养我们的“系统思维”能力,让我能从更宏观的角度去理解计算机是如何运作的。更让我惊喜的是,这本书还涉及了一些与计算机相关的伦理和法律问题,例如,关于数据隐私的题目,它提出了一个情境,让我们思考在信息共享的时代,个人隐私边界在哪里,以及如何平衡便利性和安全性。这种对社会现实的关注,让我觉得这本书非常有价值,它不仅仅是一本技术习题集,更是一本引导我们思考科技与社会关系的启蒙读物。书中对一些前沿概念的引入也让我眼前一亮,比如关于人工智能的伦理挑战、大数据的影响等,虽然只是点到为止,但足以激发我的思考和进一步探究的兴趣。

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作为一名对科技发展充满好奇的学生,我发现《计算机文化习题集》是一本非常独特的读物。它不仅仅是简单的知识点巩固,更像是一场跨越时空的“计算机文化之旅”。我特别喜欢它在题目设计中融入的“情景式”和“应用性”元素。例如,在讲解网络协议时,书中设计了一个模拟网络通信故障排除的情景,让我们像网络工程师一样去分析问题、找出症结。这种“代入感”极强的题目,让我不再是被动地记忆那些枯燥的协议名称和端口号,而是真正理解它们在实际通信中的作用和重要性。我感觉自己像是亲身经历了一次真实的故障排除过程,学习效果远胜于死记硬背。此外,这本书对于计算机文化发展的历史脉络的梳理也做得非常出色,通过一系列题目,我仿佛看到了计算机从庞然大物到智能终端的演变过程,以及不同技术里程碑的意义。它让我明白,我们今天所享受的便捷,是无数先驱者努力和探索的结果。我尤其欣赏的是,它还涉及了一些对未来科技发展趋势的展望,虽然题目并不深入,但足以激发我的思考,让我对接下来的学习方向有了更清晰的认识。

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