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出版者:人民邮电出版社

作者:梁猛 刘崇琪 杨祎

出品人:

页数:211

译者:

出版时间:2015-9-1

价格:38.00

装帧:平装

isbn号码:9787115397683

丛书系列:

图书标签:

• 通信
• 光纤
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• 通信
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• 信息技术
• 物理学
• 电子工程
• 光电子学
• 信号处理
• 通信工程

好的，这是一本关于《量子信息与密码学》的详细图书简介，它完全不涉及光纤通信的内容： --- 图书名称：《量子信息与密码学：原理、算法与前沿应用》 简介： 在信息技术飞速演进的今天，我们正站在一个由量子力学驱动的全新信息时代的门槛上。本书《量子信息与密码学：原理、算法与前沿应用》旨在为读者提供一个全面、深入且高度实用的指南，系统阐述量子力学如何重塑信息处理、计算和安全保障的未来格局。本书内容聚焦于量子信息论的基石、量子计算的颠覆性潜力，以及如何利用量子现象构建不可破解的新一代密码体系。 第一部分：量子信息学的基石 本部分致力于构建读者理解量子信息世界的物理与数学框架。我们不谈论光波导或传输损耗，而是深入探究量子比特（Qubit）的本质。 1.1 量子力学的复习与信息论的视角： 我们将从薛定谔方程和算符代数出发，快速回顾必要的量子力学概念，随后立即将其转化为信息论的语言。重点阐述了量子态的叠加性、纠缠性（作为核心资源）以及测量导致的塌缩（作为信息提取的限制）。书中详细分析了量子信息中的基本度量，如冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）和量子互信息（Quantum Mutual Information），这些是衡量信息存储和传输效率的关键指标。 1.2 量子态的表示与操控： 本章详尽介绍了狄拉克符号（Bra-ket Notation）在描述多粒子系统中的应用。着重讲解了张量积在构建复合系统希尔伯特空间中的作用，并详细分析了常见的单比特和多比特量子态，包括贝尔态（Bell States）等最大纠缠态。在操控方面，书中系统分类并解释了单比特门（如泡利门、Hadamard门）和多比特门（如CNOT、SWAP门）的矩阵形式及其对量子态的酉变换作用。这些是构建任何量子算法和协议的“逻辑门”。 1.3 纠缠的量化与应用： 纠缠被誉为量子信息世界的“燃料”。本章深入探讨了纠缠的性质，如不可克隆定理（No-Cloning Theorem）如何依赖于纠缠的特性。我们量化了纠缠的程度，对比了如纠缠熵、纠缠保真度等多种度量标准，并初步展示了纠缠在量子隐形传态（Quantum Teleportation）和超密编码（Superdense Coding）等基础通信协议中的核心作用。 第二部分：量子计算的范式转变 本部分的核心在于阐述量子计算机如何通过并行计算能力超越经典计算机的极限，并介绍当前主要的量子计算模型。 2.1 量子电路模型与图灵机： 我们将量子计算建模为一系列酉矩阵的序列操作，即量子线路。书中详尽分析了通用量子门集的概念，证明了仅使用Hadamard、CNOT和T门（或$pi/8$门）即可构建任何酉变换，从而实现图灵完备性。我们详细推导了这些门集的矩阵表示，并使用图形化方式展示了复杂的量子线路结构。 2.2 著名的量子算法深度解析： 这是本书最核心的计算部分。我们对几个里程碑式的量子算法进行了从原理到实现的全面剖析： 秀尔算法（Shor's Algorithm）： 详细阐述其如何利用量子傅里叶变换（QFT）在多项式时间内解决经典密码学中认为困难的大数因子分解问题。书中会分解QFT的构建过程及其在周期查找中的关键角色。 格罗弗算法（Grover's Algorithm）： 解释其如何通过迭代格罗弗扩散算子（Grover Diffusion Operator）实现对非结构化数据库的平方加速搜索，重点分析其迭代次数与加速因子之间的关系。 量子近似优化算法（QAOA）与变分量子本征求解器（VQE）： 作为混合量子-经典算法的代表，本书详细介绍了它们在解决组合优化和量子化学模拟等实际问题中的应用架构和优化策略，为当前噪声中级量子（NISQ）设备的应用提供了实操指导。 2.3 量子计算的物理实现与挑战： 本章回顾了当前主流的量子比特硬件平台，如超导电路、离子阱、拓扑量子计算和光子系统，分析了每种架构在相干时间、门保真度、可扩展性等关键指标上的优劣势。此外，深入探讨了量子误差修正（QEC）的必要性、基本原理（如表面码），以及如何将物理比特编码为逻辑比特以对抗退相干噪声。 第三部分：量子密码学：信息安全的终极保障 本部分聚焦于如何利用量子力学原理设计出理论上安全的新一代通信协议，并应对未来量子计算机对现有密码系统的威胁。 3.1 后量子密码学（PQC）的必要性与分类： 我们首先清晰界定了量子计算机（尤其是秀尔算法）对RSA和ECC等公钥基础设施的致命威胁。随后，系统介绍了PQC的几大主流研究方向，它们是当前密码学界的主流防御力量： 基于格（Lattice-based）密码： 详细介绍学习误差（LWE）和环学习误差（RLWE）问题，以及如Kyber和Dilithium等被NIST选定的候选算法的结构和安全性论证。 基于哈希的签名方案： 分析Merkle树签名和基于状态的方案。 基于编码理论和多变量多项式（MQ）的方案。 3.2 量子密钥分发（QKD）的理论与实践： 本章是量子安全通信的核心。我们深入解析了BB84协议的每一步操作，并严格证明了其理论上的窃听不可检测性，这依赖于不可克隆定理和海森堡不确定性原理。随后，扩展探讨了Ekert91（基于纠缠）协议，并比较了诸如侧信道攻击、光子数分离攻击等针对QKD系统的各种现实攻击手段及其防御措施。 3.3 量子安全的概念与信息论安全： 本书强调了从计算安全向信息论安全的跨越。我们定义了信息论安全（Unconditional Security）的概念，并分析了诸如一次一密（One-Time Pad, OTP）等完美安全的经典方案，以及量子力学如何保障了基于安全扩展（Secure Extensible Key Generation）的更高层级的安全保证。 总结与展望 《量子信息与密码学》不仅是一本理论教材，更是一份面向未来技术蓝图的路线图。它帮助读者从根本上理解信息、计算和安全边界的重塑过程，为跨入量子信息科学的研究、开发和工程应用打下坚实的基础。本书的深度和广度确保了它能服务于高年级本科生、研究生、科研人员以及希望在新时代保持技术领先地位的行业工程师。 ---

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拿到《光纤通信》这本书，我纯粹是出于对“光”这个字的好奇。我一直觉得光是一种神秘而强大的存在，而当它被用来传递信息时，那种神秘感就更添了一层科技的魅力。读这本书的过程，就像是在进行一场视觉和思维的双重旅行。书中关于光纤制造工艺的描述，让我仿佛置身于一个精密的车间，看着那些细小的玻璃纤维如何被孕育成承载信息洪流的“血管”。那些关于光在光纤中传播的原理，例如全反射，作者通过生动的比喻，将一个抽象的物理现象解释得淋漓尽致，我甚至能想象到光子们在纤维内部跳跃、奔跑的场景。让我惊喜的是，这本书并没有局限于技术层面，而是触及了光纤通信在各个领域的影响，从互联网的普及，到科研数据的传输，再到医疗影像的传递，光纤通信无处不在，深刻地改变着我们的生活方式。它让我看到了科技如何以一种看不见但又至关重要的方式，连接着我们这个世界。这本书不仅增长了我的知识，更激发了我对科技的无限遐想。

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坦白说，我最初对《光纤通信》抱有的期待，更多的是一种对未来科技的好奇。我一直认为，通信技术是驱动社会发展的核心引擎之一，而光纤通信作为其中的佼佼者，其发展方向和应用前景无疑是值得关注的。这本书在这方面的内容，确实给了我不少启发。我特别留意了书中关于光纤材料的介绍，那种对材料性能的极致追求，以及由此带来的传输效率的提升，让我看到了人类在物质科学领域的不断突破。同时，书中对光信号传输机制的深入剖析，让我对“比特”这个概念有了更深的理解，它不再仅仅是一个抽象的数字单位，而是被赋予了物质的载体和传输的路径。我尤其欣赏作者在描述未来发展趋势时所展现出的前瞻性，他并没有止步于当下的技术成就，而是对下一代通信技术进行了大胆的预测和探讨，比如对网络带宽的需求、对低延迟的要求，以及如何通过光纤技术来满足这些日益增长的需求。这本书让我感到，科技的进步从来不是一蹴而就的，而是无数次探索、实验和优化的结果。它让我对科技的未来充满了信心，也对那些默默推动技术进步的科学家们充满了敬意。

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从朋友那里听说了这本《光纤通信》，当时就觉得这个书名很有意思，光和通信，这两种看似独立的元素结合在一起，会碰撞出怎样的火花呢？拿到书后，我发现它的内容远比我想象的要丰富和深入。作者的叙述方式非常独特，他没有直接抛出干涩的技术术语，而是从一些生活中的例子入手，比如我们平时上网的速度、手机信号的稳定性，然后慢慢引出光纤通信在其中扮演的关键角色。这种“润物细无声”的科普方式，让我这样的非专业读者也能够轻松理解。尤其让我印象深刻的是关于光纤损耗和色散的讲解，虽然涉及一些物理概念，但作者用了非常形象的比喻，就像是在描述一个信号在长跑中逐渐衰减和变形的过程，这样一来，那些原本可能令人望而生畏的公式和图表，就变得生动有趣起来。这本书让我意识到，我们习以为常的通信便利，背后是多么精密的科学和技术支撑。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本关于“连接”的探索之旅，它让我们看到，人类社会是如何通过科技，不断打破时空的限制，实现更高效、更广泛的连接。我非常赞赏作者的科普功底，他能够将如此专业的技术，转化为大众能够理解和欣赏的内容，这本身就是一种了不起的成就。

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我一直对现代社会高速运转的背后有哪些支撑体系感到好奇，而《光纤通信》这本书，就像一把钥匙，为我打开了通往这个世界的一扇窗。书中关于光纤的基本原理，虽然有些技术性的词汇，但作者的讲解方式非常系统，让我能够逐步理解。他详细阐述了光纤的构造，以及光信号如何在其中高效传输的机制，这让我对我们日常使用的互联网有了更深层次的认识。我特别喜欢书中对各种通信场景的应用描述，比如远程教育、视频会议，以及那些我们可能从未设想过的更高级的应用，都离不开光纤通信的支持。这本书让我看到了技术是如何在潜移默化中改变我们的生活的，它让信息传递变得前所未有的便捷和高效。我尤其欣赏作者对于技术发展趋势的展望，他对未来可能出现的瓶颈和突破点的分析，让我对通信技术的未来充满了期待。这本书不仅仅是一本技术读物，更像是一部关于人类连接和沟通方式演进的历史记录，它让我对我们所处的这个信息时代有了更深刻的理解和思考。

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这本书的封面设计就相当吸引人，那种深邃的蓝色背景，上面勾勒出清晰的光纤线条，仿佛能感受到信息在其中高速穿梭的脉动。我当初选择它，很大程度上是被这股科技感所打动，希望能够窥探到现代通信的奥秘。翻开第一页，就被那种严谨的学术风格所吸引，文字精准，没有丝毫的冗余，像是在为我一步步搭建起一个宏大的知识体系。虽然我对某些基础概念还有些模糊，但作者的逻辑清晰，循序渐进，总能引导我一步步理解那些复杂的原理。特别是关于光信号的产生、传输和接收这几个核心环节，通过大量的图示和公式讲解，让我对这个过程有了具象化的认知。我一直对“光速”这个词充满敬畏，而这本书让我明白，在这个小小的光纤之中，光速不再是遥不可及的传说，而是承载着全球信息流动的现实。它不仅仅是关于技术，更是关于人类如何用智慧去连接世界的哲学思考。读这本书，就像是在探索一个微观的宇宙，每一根光纤都蕴含着无限的可能，每一次信息的传递都凝聚着无数科学家的心血。我非常期待在后续的章节中，能进一步深入了解那些更具前瞻性的应用和发展趋势，比如5G、物联网等等，我相信这本书一定会给我带来更多惊喜。

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