A Globally Distributed System for High Energy Physics Computation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:VDM Verlag

作者:Gabriele Garzoglio

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2009-06-07

价格:USD 112.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783639165067

丛书系列:

图书标签:

• 计算
• 分布
• High Energy Physics
• Distributed Computing
• Grid Computing
• Data Analysis
• Scientific Computing
• Big Data
• Cloud Computing
• Parallel Computing
• Software Engineering
• Computer Science

《量子纠缠通讯：下一代安全通信技术》 本书深入探讨了量子纠缠在构建下一代安全通信系统中的核心作用及其前沿应用。我们不再关注高能物理的宏伟计算领域，而是将焦点转移到微观世界的奇妙现象——量子纠缠，以及它如何重塑我们对信息安全和传输效率的认知。 第一部分：量子纠缠的基础理论与实现 本部分将为你揭示量子纠缠这一令人着迷的物理现象的本质。我们将从量子力学基本原理出发，详细阐述纠缠态的概念、性质及其与经典物理的根本区别。你将了解什么是贝尔不等式，以及实验如何一次次地证明了量子纠缠的非定域性，从而为我们构建超乎想象的通信方式奠定理论基础。 我们将详细剖析实现量子纠缠的多种技术路径，包括但不限于： 光子纠缠： 介绍基于非线性光学效应（如参量下转换）产生纠缠光子对的技术，以及不同波长、偏振态纠缠的制备与操控方法。 原子和离子纠缠： 探讨利用囚禁离子或中性原子通过激光相互作用实现纠缠的原理和技术挑战，以及它们在量子存储和量子计算中的潜力。 超导量子比特纠缠： 介绍利用约瑟夫森结等超导电路实现高相干性量子比特以及它们之间的纠缠操作，这是当前量子计算和通信领域最活跃的研究方向之一。 固态量子体系纠缠： 考察金刚石NV色心、量子点等固态材料中实现量子纠缠的最新进展，以及它们在室温操作和集成化方面的优势。 我们将审视当前实现高保真度、高效率纠缠态的实验技术，包括精确的激光控制、高效的光子探测、低温制冷技术以及量子态的度量与验证方法。 第二部分：量子纠缠在安全通信中的应用 本部分将聚焦于量子纠缠如何颠覆传统的通信安全范式，并提出更具鲁棒性和未来性的解决方案。我们将深入探讨以下关键应用： 量子密钥分发（QKD）： 基于纠缠的QKD协议： 详细介绍E91协议等利用纠缠的非定域性来生成和分发安全密钥的原理。你将理解为何纠缠对的测量结果会关联，以及这种关联性如何检测到窃听行为。 安全性分析： 深入剖析量子密钥分发的安全性证明，包括其对任何量子或经典攻击的免疫能力，以及其在理论上的绝对安全性。 实际部署与挑战： 讨论不同QKD系统的性能指标，如密钥生成率、传输距离、信道损耗以及克服量子噪声和环境干扰的技术。还将探讨中继器和量子存储在扩展QKD网络覆盖范围中的作用。 量子隐形传态： 原理与实现： 阐述如何利用量子纠缠将一个未知量子态从一个地点传输到另一个地点，而无需物理上传输携带该量子态的粒子本身。 通信协议： 介绍基于纠缠辅助的超光速信息传输（虽然不是真正的超光速信息传递，而是量子态的传递）在未来通信架构中的潜在作用。 量子互联网的基础： 探讨量子隐形传态如何成为构建分布式量子计算和量子通信网络（量子互联网）的关键使能技术。 量子安全直接通信（QSDC）： 超越QKD的优势： 介绍QSDC如何在不预先分发密钥的情况下直接进行安全通信，从而简化了通信流程，并提供了一种新的安全通信模式。 协议设计与实现： 探讨QSDC协议的各种实现方式，以及它们在信息编码、量子态制备与测量方面的技术细节。 量子随机数生成（QRNG）： 从量子纠缠中获取真随机数： 解释如何利用量子纠缠测量的不可预测性来生成真正的随机数，这对于密码学和科学模拟至关重要。 第三部分：构建未来量子通信网络 本部分将从系统层面展望如何构建一个基于量子纠缠的全球性通信网络。我们将讨论： 量子中继器与量子存储： 深入分析量子中继器和量子存储器在延长量子信号传输距离、构建大规模量子网络的必要性，并介绍目前在这些领域取得的关键技术突破。 量子网络架构： 探讨不同量子网络拓扑结构，如星型、链型、网格型等，以及如何设计高效的量子路由和纠缠分发协议。 与经典网络的融合： 讨论量子通信网络如何与现有的经典通信基础设施进行集成，以及在混合网络中实现资源共享和协同工作的策略。 应用场景展望： 预测量子纠缠通信在金融、医疗、国防、科研等领域的潜在应用，以及其对社会信息安全和技术发展带来的颠覆性影响。 面临的挑战与未来研究方向： 识别当前量子通信技术发展的瓶颈，如相干性维持、可扩展性、标准化等，并展望未来的研究热点和技术发展趋势。 本书旨在为对量子信息科学、网络安全和未来通信技术感兴趣的读者提供一个全面且深入的视角，引导你理解量子纠缠不仅仅是一个基础物理现象，更是构建下一代安全、高效通信基础设施的基石。

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