Quantum Computing without Magic pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Meglicki, Zdzislaw

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2008-9

价格:$ 39.55

装帧:

isbn号码:9780262135061

丛书系列:

图书标签:

量子计算
量子信息
量子算法
物理学
计算机科学
数学
编程
科普
理论
初学者

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具体描述

This text offers an introduction to quantum computing, with a special emphasis on basic quantum physics, experiment, and quantum devices. Unlike many other texts, which tend to emphasize algorithms, Quantum Computing without Magic explains the requisite quantum physics in some depth, and then explains the devices themselves. It is a book for readers who, having already encountered quantum algorithms, may ask, "Yes, I can see how the algebra does the trick, but how can we actually do it?" By explaining the details in the context of the topics covered, this book strips the subject of the "magic" with which it is so often cloaked. Quantum Computing without Magic covers the essential probability calculus; the qubit, its physics, manipulation and measurement, and how it can be implemented using superconducting electronics; quaternions and density operator formalism; unitary formalism and its application to Berry phase manipulation; the biqubit, the mysteries of entanglement, nonlocality, separability, biqubit classification, and the Schroedinger's Cat paradox; the controlled-NOT gate, its applications and implementations; and classical analogs of quantum devices and quantum processes. Quantum Computing without Magic can be used as a complementary text for physics and electronic engineering undergraduates studying quantum computing and basic quantum mechanics, or as an introduction and guide for electronic engineers, mathematicians, computer scientists, or scholars in these fields who are interested in quantum computing and how it might fit into their research programs.

《量子计算：拨开迷雾，触及现实》我们正站在一个全新计算时代的黎明。传统计算机以二进制比特0和1进行运算，其处理能力在解决某些复杂问题时已显露瓶颈。而量子计算，凭借其独特的物理原理，正以指数级的速度突破这些界限，为科学探索、药物研发、材料设计、金融建模乃至人工智能等领域带来颠覆性的可能。本书《量子计算：拨开迷雾，触及现实》旨在为读者提供一个清晰、严谨且富有洞察力的视角，深入理解量子计算的核心概念、发展现状及其未来潜力。我们摒弃了那些华而不实的“魔法”描绘，专注于揭示量子计算背后真实的科学原理和工程挑战，带领读者一步步构建起对这一前沿技术的全面认知。核心概念的透彻解析：书中，我们将从最基础的物理概念出发，深入浅出地讲解支撑量子计算的基石：量子叠加 (Superposition)：不同于经典比特的非此即彼，量子比特（qubit）能够同时处于0和1的叠加态。我们将详细阐述叠加态的数学表示，并辅以生动的类比，帮助读者理解其为何能带来巨大的并行计算能力。例如，一个n个量子比特的系统可以同时表示2^n个状态，这为解决某些指数级增长的问题提供了天然的优势。量子纠缠 (Entanglement)：当两个或多个量子比特发生纠缠时，它们的状态之间会产生一种奇特的关联，无论它们相距多远。我们将深入探讨纠缠的非定域性，以及它在量子信息处理中的关键作用，尤其是在量子通信和量子算法的设计上。量子门 (Quantum Gates)：类似于经典计算机中的逻辑门，量子门是操作量子比特的基本单元。本书将详细介绍常见的单量子比特门（如Hadamard门、Pauli门）和多量子比特门（如CNOT门），并阐述它们如何实现量子态的演化和计算。我们将用清晰的图示和数学符号来展示这些操作，使读者能够理解量子算法的构建逻辑。量子测量 (Quantum Measurement)：量子测量是获取量子计算结果的关键步骤，但它也伴随着“波函数坍缩”这一独特的现象。我们将解释测量过程的概率性，以及如何设计有效的测量策略来提取有用的信息，同时避免信息损失。关键量子算法的深入剖析：理解了基本概念后，我们将转向量子计算最令人兴奋的应用——量子算法。本书将重点介绍几个具有里程碑意义的量子算法，并分析它们解决特定问题的优势： Shor算法：这个算法在分解大整数方面拥有远超经典算法的效率，对当前的公钥加密体系构成潜在威胁。我们将详细解析Shor算法的原理，包括其对傅里叶变换的巧妙运用，以及它对密码学领域的深远影响。 Grover算法：针对无结构数据库的搜索问题，Grover算法能提供平方根的加速。我们将展示其如何通过迭代放大目标状态的概率，以及其在优化搜索和加速某些机器学习任务上的潜力。量子模拟算法：量子计算机最直接的应用之一是模拟其他量子系统。我们将探讨如何利用量子计算机模拟分子行为、化学反应以及凝聚态物质的性质，从而推动新材料的发现和药物的设计。当前发展现状与未来挑战：量子计算并非遥不可及的科幻概念，而是正在快速发展的现实技术。本书将为您呈现：硬件平台的进展：从超导量子比特、离子阱、拓扑量子比特到光量子计算，我们将介绍当前主流的量子硬件实现方式，分析它们的优缺点、技术瓶颈以及未来发展趋势。软件与工具的生态：随着硬件的发展，量子编程语言、开发工具包（如Qiskit, Cirq）也日益成熟。我们将介绍这些工具的使用，让读者了解如何开始编写自己的量子程序。面临的挑战：量子计算机的建造和操作面临着巨大的技术难题，例如量子退相干、错误纠正、可扩展性等。我们将深入探讨这些挑战，以及科学家们正在探索的解决方案。现实世界的应用前景：一旦量子计算机真正实现规模化和容错，其应用潜力将是巨大的：药物发现与材料科学：精准模拟分子的电子结构，加速新药分子的设计和筛选，发现具有革命性性能的新材料。金融建模与优化：解决复杂的投资组合优化问题，改进风险分析，开发更高效的交易策略。人工智能与机器学习：实现更强大的机器学习模型，加速数据分析，解决经典AI难以应对的复杂模式识别问题。优化问题：解决物流、交通、供应链等领域的NP-hard问题，实现全局最优解。《量子计算：拨开迷雾，触及现实》的目标是成为您探索量子计算世界的坚实向导。我们承诺用严谨的科学态度，清晰的逻辑结构，以及对现实挑战的深刻洞察，为您呈现一个真实、可信且充满希望的量子计算图景。无论您是科研人员、工程师，还是对未来科技充满好奇的求知者，本书都将为您打开一扇通往量子计算新领域的大门。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的一点，是它在最后几章中对量子计算与人工智能、金融建模等交叉领域的探讨，其前瞻性和思辨性令人印象深刻。作者并没有草率地断言量子AI将如何颠覆现有格局，而是非常审慎地分析了量子机器学习（QML）中目前存在的“量子输入/输出瓶颈”问题，即如何有效地将海量经典数据编码到量子态中，以及如何高效地读取计算结果。这种对“实用性”的持续关切，使得全书的论述始终保持在坚实的地面上。书中对量子优化算法（如QAOA）在解决组合优化问题时的表现，也进行了细致的模拟和评估，并将其与经典的模拟退火算法进行了横向比较，清晰地揭示了当前技术水平下的局限性与潜在突破点。这种“不吹嘘、重实证”的写作风格，反而增强了读者对未来潜力的信心，因为它建立在对当前挑战的深刻理解之上。总而言之，这本书不仅是一本学习量子计算原理的优秀教材，更是一部引导读者理性思考未来技术发展方向的指南针，它教会我们如何带着批判性的眼光去迎接这场计算范式的革命。

评分☆☆☆☆☆

这本书在工具论层面的展示尤为扎实，它没有回避实际操作中可能遇到的难题，反而将其作为深入探讨的切入点。例如，在讨论退相干（Decoherence）时，作者没有止步于给出其定义，而是详细分析了退相干是如何通过与环境的相互作用，将量子态的纯粹性“泄漏”出去，并给出了几种主要的退相干模型（如T1弛豫和T2退相干）在数学和物理上的区别。更重要的是，书中对如何利用量子态层析（Quantum State Tomography）来重建未知量子态的流程进行了详尽的描述，这对于任何想要验证自己实验结果的科研人员来说，都是一份实用的操作指南。此外，书中对量子计算框架的对比分析也相当到位，作者公平地审视了诸如基于光子的量子计算、超导电路以及离子阱等主流硬件平台的优劣势，没有偏袒任何一家技术路线，而是基于物理限制和可扩展性进行了客观评估。这种务实的态度，让这本书的价值远超理论探讨，更像是一份面向未来十年技术选型的深度调研报告。对于那些致力于将理论知识转化为实际可行方案的工程师或研究生而言，书中提供的这些技术细节和权衡分析，是极其宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书给我带来了一种久违的、沉浸式的学习快感，这很大程度上要归功于作者那行云流水的叙事节奏和对历史脉络的精准把握。它不是一本孤立地讲述当前技术的教材，而是一部活生生的量子信息科学发展史的缩影。书中穿插了许多重要的历史插曲，比如费曼提出量子模拟器的初衷，以及波和贝尔不等式的物理哲学意义，这些“幕后故事”极大地丰富了内容的血肉。这种叙事手法的好处在于，它将原本可能显得零散的技术点串联成一条清晰的逻辑链条。例如，作者巧妙地将量子计算的早期探索与经典信息论（如香农的信息熵）进行对比，从而突显出量子信息在处理不确定性和关联性时的根本差异。这种对比不仅加深了对量子信息论的理解，也让人对信息的本质有了更深层次的哲学思考。行文风格上，作者大量运用了类比和类推，但这些类比绝非肤浅的噱头，而是经过精心设计的工具，用于搭起读者认知中的“桥梁”，使得那些跨越了经典物理藩篱的概念也能被相对平滑地接纳。整本书读下来，感觉像是在与一位学识渊博、富有激情的导师进行长期的、高质量的对话。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度，远远超出了我对一本“入门”读物的预期。它没有满足于讲解如何搭建一个量子电路图，而是勇敢地深入到了量子纠错和容错计算的腹地。在我看来，这部分内容是区分普通科普读物和严肃技术专著的关键所在。作者对于表面码（Surface Codes）和拓扑量子计算的介绍，详略得当，既阐述了其理论上的优越性——尤其是对局部错误的天然抵抗力——同时也毫不避讳地指出了其实际工程上的巨大挑战，比如需要极高的物理比特数和复杂的近邻耦合结构。这种平衡的视角极其宝贵，它防止了读者陷入对“完美量子计算机”的不切实际的幻想。此外，书中对量子算法的分析，也展现了极高的专业水准。例如，在讨论量子傅里叶变换（QFT）时，作者不仅展示了其在量子相位估计中的核心作用，还细致地对比了经典FFT和QFT在计算复杂性上的代际飞跃，这使得理解“量子优势”的真正来源变得非常清晰。书中对于如何评估算法效率的讨论，更是鞭辟入里，强调了资源消耗（比特数、深度、相干时间）在实际应用中的决定性作用，这无疑为那些希望将理论付诸实践的研究者提供了极其有价值的参考框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的问世，简直是给那些在量子计算的奇妙世界里摸索的我们投下了一颗重磅炸弹。首先，它对基本概念的阐述，简直可以用“剥茧抽丝”来形容，没有丝毫的含糊其辞，就像一个经验丰富的向导，一步步将你从经典计算的思维定势中解脱出来。我尤其欣赏作者对于量子比特（qubit）的介绍，它不是简单地告诉你“它能同时处于0和1的状态”，而是深入剖析了这种叠加态背后的物理实在感，甚至涉及到了如何用易于理解的类比来描绘那些抽象的数学描述。读完第一部分，我感觉自己像是第一次真正“看见”了量子纠缠，那种非局域性的关联性不再是教科书上的冷冰冰的公式，而是变成了某种可以被清晰感知、虽然反直觉却又逻辑自洽的自然现象。书中对量子门操作的讲解也极为细腻，每一个酉矩阵的变换都被赋予了清晰的几何意义，使得那些复杂的门组合不再是令人望而生畏的矩阵乘法，而更像是空间中的一系列精准旋转与反射。这种注重直觉构建而非纯粹符号操作的教学方式，极大地降低了入门的心理门槛，让初学者能够稳扎稳打地建立起对量子信息处理的底层认知框架，而不是在接触到Shor算法或Grover搜索时就被那些高深莫测的数学工具吓退。这本书真正做到了将深奥的理论“去魅”，让学习过程充满了探索的乐趣和持续的“啊哈！”时刻。

评分☆☆☆☆☆