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出版者:Random House Trade Paperbacks

作者:Frank Delaney

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2010-2-23

价格:USD 15.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780812975963

丛书系列:

图书标签:

信息论
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具体描述

In the summer of 1922, Robert Shannon, a Marine chaplain and a young American hero of the Great War, lands in Ireland. He still suffers from shell shock, and his mentor hopes that a journey Robert had always wanted to make—to find his family roots along the banks of the River Shannon—will restore his equilibrium and his vocation. But there is more to the story: On his return from the war, Robert had witnessed startling corruption in the Archdiocese of Boston. He has been sent to Ireland to secure his silence—permanently. As Robert faces the dangers of a strife-torn Ireland roiling in civil war, the nation’s myths and people, its beliefs and traditions, unfurl healingly before him. And the River Shannon gives comfort to the young man who is inspired by the words of hismentor: “Find your soul and you’ll live.”

《量子纠缠的数学基础与实验验证》本书是一部深入探讨量子纠缠这一核心量子力学现象的专著。作者以严谨的数学推理和详实的实验数据为支撑，系统梳理了量子纠缠的理论框架，并追溯了其发展历程中的关键理论突破与实验验证。第一部分：量子纠缠的数学基石本部分着重于量子纠缠的数学描述与表征。我们将从希尔伯特空间出发，介绍量子态的矢量表示，并引入密度算符的概念，这是描述混合态和纠缠态的有力工具。量子态与叠加原理：回顾量子力学基本公理，阐述量子态的定义，以及量子系统可以处于多种状态的叠加态。在此基础上，引入张量积的概念，解释如何构建多粒子系统的状态空间。纠缠态的定义与度量：详细阐述什么是可分离态与不可分离态，并给出数学上的严格定义。我们将重点介绍几种主要的纠缠度量方法，例如纠缠熵（Entanglement Entropy）、 Concurrence、 Entanglement negativity 等，并分析它们各自的优缺点及适用范围。书中将包含大量公式推导，清晰展示如何从数学上量化纠缠的程度。贝尔不等式及其违背：深入剖析贝尔定理，解释其在量子力学非定域性研究中的核心地位。我们将详细推导不同形式的贝尔不等式，并分析实验中观测到的贝尔不等式违背现象如何有力地支持量子力学的完备性，否定了局域隐变量理论的可能性。纠缠态的制备与操作：介绍量子逻辑门的概念，以及如何通过特定的量子门操作来制备和操纵纠缠态，如贝尔态制备。我们将讨论单量子比特门和两比特门在纠缠制备中的作用，并简要介绍一些常用的纠缠制备协议。第二部分：量子纠缠的实验探索本部分将聚焦于量子纠缠的实验实现，从早期验证性的实验到当前最前沿的研究成果，勾勒出实验技术发展的脉络。早期实验验证：回顾如 Aspect 等人进行的开创性实验，这些实验通过光子对的偏振纠缠，首次以无可辩驳的事实证明了贝尔不等式的违背，奠定了量子纠缠实验研究的基础。我们将详细介绍这些实验的设计原理、关键技术和实验结果。不同物理系统中的纠缠实现：广泛介绍在各种物理系统中实现量子纠缠的研究进展，包括：光子系统：除了偏振纠缠，还将讨论路径纠缠、时间纠缠等。介绍不同光源（如SPDC、LED、量子点）在制备纠缠光子对中的应用，以及光纤、自由空间等传输介质对纠缠态的影响。超导量子比特：介绍超导电路中实现纠缠的原理，包括Transmon、JD-Qubit等，以及它们在构建量子计算原型机中的作用。囚禁离子：阐述利用激光冷却和控制技术实现囚禁离子纠缠的优势，以及其在精密测量和量子信息处理中的潜力。中性原子：讨论基于里德堡原子或费米简并碱金属原子气体实现原子间纠缠的最新进展。固态系统：介绍 NV色心、量子点等在固态基底上实现纠缠的研究，以及其在集成化量子器件开发中的意义。量子纠缠的实验技术进展：探讨现代量子实验中常用的关键技术，例如：高精度测量技术：单光子探测器、高斯光束整形、相干光场生成等。量子态层析（Quantum State Tomography）：详细介绍如何通过一系列测量来重构量子态的密度矩阵，从而全面了解纠缠态的性质。量子光源与量子存储：探讨能够产生高质量纠缠态的量子光源，以及能够长时间存储纠缠态的量子存储技术，这对构建分布式量子网络至关重要。抗噪技术与纠错：介绍在实验中如何提高纠缠的保真度，并概述量子纠错的基本概念及其在保护脆弱的纠缠态方面的应用。纠缠在量子信息科学中的应用：量子通信：重点介绍量子隐形传态（Quantum Teleportation）和量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）如何利用纠缠来实现信息安全传输。量子计算：探讨纠缠作为量子计算资源的重要性，以及它在加速算法（如Shor算法、Grover算法）中的作用。量子测量：阐述如何利用纠缠提高测量精度，超越标准量子极限（SQL）。量子模拟：讨论如何利用可控的纠缠系统来模拟复杂的量子多体系统，从而研究物理学中的前沿问题。第三部分：前沿与展望本部分将对当前量子纠缠研究中最具活力的前沿领域进行梳理，并对未来的发展趋势做出展望。多体纠缠：探讨如何理解和制备数量众多的粒子之间的复杂纠缠态，以及其在量子计算、拓扑序等领域的重要性。开放量子系统中的纠缠：研究纠缠态在与环境相互作用下如何演化、退相干，以及如何通过动力学和控制手段来保护或增强纠缠。引力量子纠缠：简要介绍当前研究中对引力量子纠缠的初步探索，以及其在理解量子引力理论中的潜在意义。走向可扩展的量子技术：讨论如何克服当前实验技术面临的挑战，例如提高纠缠的相干时间、实现大规模纠缠网络的构建等，为实现实用的量子计算机和量子网络奠定基础。本书旨在为物理学、量子信息科学、计算机科学以及相关工程领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面而深入的知识体系。通过对量子纠缠数学理论的详尽阐述和对其实验实现的细致描绘，本书希望能激发读者对这一迷人领域的进一步探索和研究。