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頁數:351

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出版時間:2008-12

價格:25.00元

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isbn號碼:9787560420332

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理學
• 大學物理
• 理工科
• 教材
• 高等教育
• 自然科學
• 力學
• 電磁學
• 光學
• 熱學

好的，這是一份關於《大學物理》之外的圖書的詳細簡介。 --- 書名：《量子糾纏與信息革命：從基礎原理到前沿應用》 作者： 張偉 齣版社： 世紀科學齣版社 內容簡介： 《量子糾纏與信息革命：從基礎原理到前沿應用》是一部深度聚焦於當代物理學最前沿領域——量子信息科學的權威著作。本書旨在為對量子力學有基本瞭解的讀者提供一個全麵而深入的視角，探討量子糾纏這一核心現象如何驅動著一場可能顛覆現有信息技術格局的革命。 全書分為五個部分，係統地構建瞭從理論基石到實際應用的完整知識體係。 第一部分：量子力學的再審視與糾纏的誕生 本部分首先迴顧瞭經典物理學在微觀世界遭遇的挑戰，簡要梳理瞭量子力學（QM）的基本公設，重點強調瞭波函數、疊加態和測量過程的非經典特性。不同於傳統教科書側重於宏觀現象的描述，本書迅速切入到量子信息的核心——量子比特（Qubit）的概念。 詳細闡述瞭量子比特與經典比特的本質區彆，並引入瞭態矢量空間和張量積的概念，為理解多體係統中的糾纏奠定數學基礎。隨後，本書以深入淺齣的方式解析瞭貝爾態（Bell States），這是理解和量化糾纏的起點。我們將探討為什麼糾纏態不能被錶示為獨立子係統的直積態，並剖析EPR悖論的深層物理意義——非定域性（Non-locality）。通過對各種數學指標（如糾纏熵）的介紹，讀者將能掌握如何精確地衡量一個係統的糾纏程度。 第二部分：量子糾纏的動力學與操控 如果說第一部分描繪瞭糾纏的“快照”，那麼第二部分則著眼於其“演化”。本章探討瞭量子係統在時間上的演化規律，重點介紹馮·諾依曼熵和馮·諾依曼方程在描述開放量子係統（Open Quantum System）時的應用。 核心內容集中在退相乾（Decoherence）現象。退相乾是量子計算和量子通信麵臨的最大挑戰之一，本書細緻分析瞭環境噪聲如何耦閤到量子係統，並導緻量子疊加態和糾纏的快速“丟失”，將其轉化為經典概率分布。隨後，我們將介紹如何利用量子控製技術，如最優控製理論和高精度激光脈衝整形，來抑製退相乾效應，延長相乾時間，這是實現可操作的量子比特的關鍵。此外，書中還詳細討論瞭量子門操作的設計，包括單比特鏇轉和雙比特糾纏門（如CNOT門、iSWAP門）的物理實現機製和誤差分析。 第三部分：量子通信：超越經典邊界 量子糾纏不僅僅是基礎理論的奇觀，更是信息傳輸的強大工具。本部分聚焦於量子通信領域的兩大支柱：量子密鑰分發（QKD）和量子隱形傳態（Quantum Teleportation）。 在QKD部分，本書詳細介紹瞭基於糾纏的協議，如Ekert91協議，並與基於單光子偏振態的BB84協議進行對比分析，突顯糾纏在提供信息論安全方麵的獨特優勢。隨後，我們深入探討瞭量子隱形傳態的完整流程，解釋瞭如何利用一對預先共享的糾纏光子對，將一個未知量子態從A點無損地轉移到B點，而無需傳輸攜帶信息的載體本身。這部分內容將涉及貝爾態測量（BSM）的原理及其在隱形傳態協議中的核心地位。此外，書中還探討瞭量子中繼器（Quantum Repeaters）的概念，這是構建遠距離、大規模量子互聯網的理論基石。 第四部分：量子計算的範式轉變 本部分是全書技術含量最高的部分之一，專注於量子算法和容錯量子計算。 首先，本書係統介紹瞭當前最具影響力的量子算法，包括Shor算法（用於大數分解）和Grover算法（用於非結構化搜索）。在介紹這些算法時，我們不僅僅停留在黑箱模型，而是深入到它們在量子電路模型中是如何被構建和實現的，特彆是如何利用量子傅裏葉變換（QFT）和相位估計等關鍵子程序。 隨後，討論的焦點轉嚮量子糾錯碼（Quantum Error Correcting Codes）。由於量子態的脆弱性，容錯計算是實現通用量子計算機的必經之路。書中詳細闡述瞭如Shor碼、錶麵碼（Surface Code）等主流的拓撲量子糾錯方案，解釋瞭它們如何通過編碼（編碼到較大的邏輯量子比特中）和測量（錯誤檢測）來保護信息，以及閾值定理的含義。 第五部分：前沿交叉與未來展望 最後一部分將視野擴展到量子信息科學與其他學科的交叉領域，展望瞭未來的技術潛力。 我們將探討量子模擬，即利用一個可控的量子係統（如超冷原子或離子阱）來精確模擬另一個難以處理的物理或化學係統，例如高溫超導體的微觀模型。此外，書中還簡要介紹瞭量子機器學習的基本框架，包括如何利用量子態的指數級復雜性來加速特定類型的模式識彆和優化問題。 本書的結論部分總結瞭當前全球在量子計算硬件（如超導電路、囚禁離子、拓撲量子位）上的競爭格局，並對實現量子霸權（Quantum Supremacy）後，信息技術和基礎科學研究可能麵臨的變革進行瞭審慎的預測。 目標讀者： 本書適閤物理學、信息科學、電子工程、數學等相關專業的本科高年級學生、研究生以及緻力於從事量子技術研究的工程師和科研人員。它要求讀者具備一定的綫性代數和基礎微積分知識，以及對基礎量子力學概念的初步理解。 ---

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