嵌入式单片机技术与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:264

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出版时间:2010-5

价格:29.00元

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isbn号码:9787302203452

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式系统
• 单片机
• C语言
• 硬件开发
• 实践应用
• 电子工程
• 嵌入式技术
• STC
• 51单片机
• 物联网

好的，这是一份关于一本假设名称为《量子计算基础与前沿应用》的图书简介，内容详实，旨在涵盖该领域的关键知识点，且不涉及嵌入式单片机技术： --- 《量子计算基础与前沿应用》图书简介 导言：开启信息处理的新纪元 信息技术正在经历一场深刻的变革。经典计算的物理极限正日益凸显，而量子力学的奇特属性，如叠加态和量子纠缠，为我们打开了一扇通往指数级计算能力提升的大门。本书《量子计算基础与前沿应用》旨在为读者提供一个全面、深入且结构清晰的学习路径，从量子力学的基本原理出发，系统阐述当前主流的量子计算模型、算法设计范式，并重点探讨其实际应用前景与挑战。 本书面向具备一定线性代数和高等数学基础的理工科学生、研究人员以及希望跨界了解前沿计算范式的技术人员。我们力求在保持学术严谨性的同时，通过大量的图示和实例解析，降低理解量子力学抽象概念的门槛。 第一部分：量子力学基石与量子信息理论 本部分是理解量子计算的理论基础。我们首先回顾经典信息论的基本概念，如比特（Bit）和信息熵，为后续与量子信息的对比做准备。 1. 量子力学回顾： 详细介绍量子态的数学描述——狄拉克符号（Bra-ket Notation）。重点阐述波函数、概率幅的概念，并深入分析量子系统的基本特性，如叠加原理（Superposition）和测量问题（Measurement Problem）。理解态矢在复数希尔伯特空间中的演化是理解量子计算的先决条件。 2. 量子比特（Qubit）与量子态空间： 区别于经典比特的非0即1，本书详细解释了量子比特的本质，即如何在二维复数向量空间中表示一个量子态。通过布洛赫球（Bloch Sphere）形象化展示单量子比特的状态空间，便于读者直观把握量子信息的基本载体。 3. 量子纠缠与不可克隆定理： 深入探讨量子力学中最奇特且最具计算潜力的现象——量子纠缠（Entanglement）。分析贝尔态（Bell States）及其在多量子比特系统中的重要性。同时，详细介绍量子不可克隆定理（No-Cloning Theorem），理解其对量子加密和信息传输的深远影响。 4. 量子信息论基础： 引入量子熵的概念，对比经典信息熵与冯·诺依曼熵（von Neumann Entropy）。讲解量子信道容量和量子信令（Quantum Teleportation）等核心概念，为理解量子通信打下基础。 第二部分：量子计算模型与实现技术 本部分将焦点从理论转移到实际的计算框架和硬件实现路径。 5. 量子逻辑门与线路模型： 系统介绍构建量子电路的基本“积木”——量子逻辑门。详细解析单比特门（如泡利门 $X, Y, Z$、哈达玛门 $H$）和多比特门（如 CNOT 门、Toffoli 门）。阐释如何利用这些基本门构建通用的量子电路，并讨论通用量子计算所需的最小门集。 6. 重要的量子计算范式： 本书不仅关注最主流的电路模型，还探讨其他重要的计算框架： 绝热量子计算（Adiabatic Quantum Computing）： 基于量子态的缓慢演化来求解优化问题。 拓扑量子计算（Topological Quantum Computing）： 探索利用物质的拓扑性质抵抗退相干的方法。 测量驱动量子计算（Measurement-Based Quantum Computing, MBQC）： 重点介绍簇态（Cluster States）的应用。 7. 量子硬件平台： 探讨当前实现量子计算的几大主流物理平台及其技术挑战： 超导电路（Superconducting Circuits）： 介绍Transmon Qubit的工作原理、微波控制技术及面临的串扰问题。 囚禁离子（Trapped Ions）： 分析激光冷却、离子阱的构造及其在实现高保真度门操作中的优势。 光子系统（Photonic Systems）： 探讨基于线性光学元件的计算方法。 其他新兴技术： 简要介绍半导体量子点、中性原子等前沿研究方向。 第三部分：核心量子算法与性能分析 本部分是全书的核心，详细解析那些展示量子计算指数级优势的标志性算法。 8. 量子并行性与Deutsch-Jozsa算法： 首次展示量子计算如何实现并行查询，通过简单的Deutsch-Jozsa算法，揭示量子“黑盒”查询的效率优势。 9. Shor算法详解： 深入剖析被誉为“量子计算杀手级应用”的因子分解算法。本书将详细拆解其核心步骤，包括量子傅里叶变换（QFT）的构建、周期寻找的策略，并讨论它对现代公钥密码体系（如RSA）的颠覆性影响。 10. Grover搜索算法： 系统讲解Grover算法如何实现对非结构化数据库的平方加速。分析其迭代步骤、扩散算子（Oracle）的设计，并探讨其实际应用边界。 11. 量子模拟： 阐述利用量子计算机来模拟复杂量子物理系统的能力。重点介绍量子相位估计算法（QPE）在计算分子能级中的应用，这是量子化学计算的关键所在。 12. 近期优化算法（NISQ 时代）： 鉴于当前硬件的噪声和规模限制，本书专门开辟章节讨论变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）。分析这些混合量子-经典算法的设计思路、参数优化策略以及在材料科学和金融建模中的初步尝试。 第四部分：前沿应用、挑战与未来展望 本书的最后部分将目光投向量子计算的实际落地场景及其面临的严峻挑战。 13. 量子计算的应用领域： 材料科学与化学： 预测新材料的性质、催化剂设计。 金融工程： 投资组合优化、期权定价中的蒙特卡洛方法加速。 机器学习： 量子支持向量机（QSVM）和量子神经网络（QNN）的概念介绍。 优化问题： 组合优化问题的求解。 14. 容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computing）： 讨论噪声和退相干是当前实现大规模计算的根本障碍。详细介绍量子纠错码（Quantum Error Correcting Codes），例如表面码（Surface Codes）的原理，及其实现逻辑比特对物理比特的编码需求。 15. 密码学安全与后量子密码学（PQC）： 鉴于Shor算法的威胁，本书将专门介绍当前密码学界为应对量子威胁而开发的新一代密码系统，如格密码（Lattice-based Cryptography）和哈希密码等，确保读者对信息安全的未来格局有清晰认识。 结语 《量子计算基础与前沿应用》旨在成为读者进入这个迷人领域的权威指南。它不仅传授知识，更重要的是培养读者运用量子思维解决复杂问题的能力，为迎接信息技术的新浪潮做好充分准备。掌握这些前沿技术，将是未来几十年科技竞争中的关键所在。

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