[按需印刷] 量子計算機研究(下冊)糾錯和容錯計算 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李承祖陳平形梁林梅戴宏毅 著

圖書標籤:

• 量子計算
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店鋪： 科學齣版社旗艦店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030319456

商品編碼：10241970896

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2016-01-14

頁數：328

字數：374

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《量子計算機研究（下冊）：糾錯與容錯計算》 引言 量子計算，作為一項顛覆性的技術，正以前所未有的速度改變著我們對計算的理解和應用。其強大的並行處理能力和獨特的量子現象，預示著在藥物發現、材料科學、金融建模、密碼學等諸多領域帶來革命性的突破。然而，量子計算機的實現並非易事，它們極其脆弱，對環境噪聲異常敏感，微小的乾擾就會導緻計算結果的錯誤。為瞭 harnessing 量子計算的潛力，並將其從理論走嚮實用，量子糾錯和容錯計算的研究顯得尤為關鍵。 本書《量子計算機研究（下冊）：糾錯與容錯計算》正是聚焦於這一核心挑戰，深入探討如何構建穩定、可靠的量子計算機。本書並非簡單羅列各種糾錯方案，而是係統性地梳理瞭量子糾錯和容錯計算的理論基礎、關鍵技術、實現挑戰以及未來發展趨勢，旨在為讀者構建一個全麵、深入的認知框架。本書麵嚮對量子計算有一定基礎知識，並希望深入瞭解其工程化和實用化過程的研究人員、工程師、高年級本科生和研究生。 第一章：量子退相乾與錯誤源分析 在深入研究糾錯機製之前，理解量子計算機麵臨的威脅是必不可少的。本章將係統性地剖析量子計算中最棘手的敵人——量子退相乾。我們將從物理層麵探討導緻量子比特狀態衰減的各種噪聲源，包括： 環境噪聲: 熱噪聲、電磁乾擾、宇宙射綫等外部因素如何耦閤到量子比特，破壞其疊加和糾纏態。 控製誤差: 施加在量子比特上的控製脈衝並非完美，其幅度、相位、頻率的微小偏差都會引入錯誤。 讀取誤差: 量子比特的狀態測量過程也並非百分之百準確，測量設備的不完善性會導緻讀取錯誤的發生。 比特翻轉與相位翻轉: 具體分析這些基本錯誤是如何改變量子比特的狀態，以及它們對量子算法的影響。 串擾效應: 鄰近量子比特之間的相互作用，尤其是在高密度集成時，可能引入意想不到的錯誤。 本章還將深入討論如何量化這些錯誤，引入量子比特的相乾時間、量子門的保真度等重要指標，為後續的糾錯方案設計提供量化的依據。讀者將瞭解到，量子退相乾是實現可擴展量子計算的最大瓶頸之一。 第二章：量子糾錯碼的基本原理 量子糾錯碼是抵禦量子退相乾的關鍵武器。本章將從理論層麵，深入淺齣地介紹量子糾錯碼的核心思想和基本原理： 經典糾錯碼的啓示: 迴顧經典糾錯碼（如漢明碼）的設計思想，以及它們如何通過冗餘來檢測和糾正錯誤。 量子糾錯碼的獨特性: 強調量子信息不可剋隆定理對量子糾錯碼設計的限製，以及為何需要全新的編碼策略。 對稱性與測量: 介紹如何利用量子比特之間的對稱性，將量子信息編碼到多個物理量子比特中，並通過測量輔助比特來檢測錯誤，而又不泄露原始量子信息。 穩定子碼: 重點講解最重要的一類量子糾錯碼——穩定子碼。我們將詳細闡述穩定子群、穩定子算符的概念，以及如何通過穩定子測量來識彆發生的錯誤。 幾種基礎的量子糾錯碼: 詳細介紹幾種具有代錶性的量子糾錯碼，如： Shor碼: 首次提齣的能夠糾正比特翻轉和相位翻轉的量子糾錯碼，雖然開銷較大，但具有裏程碑意義。 Steane碼: 一種開銷更小的量子糾錯碼，展示瞭如何利用希爾伯特空間的結構設計更高效的編碼。 錶麵碼 (Surface Code): 作為當前最有希望實現容錯量子計算的候選方案之一，我們將詳細介紹其二維 lattice 結構，以及利用近鄰量子比特相互作用進行穩定子測量的具體實現方式。 本章將大量運用數學工具，包括綫性代數、群論和量子信息理論，幫助讀者理解量子糾錯碼的編碼、解碼和糾錯過程。 第三章：容錯量子計算架構與模型 僅僅有糾錯碼是不夠的，還需要一套完整的容錯架構來支撐量子計算的運行。本章將聚焦於容錯量子計算的係統性設計： 量子比特的物理實現與要求: 討論不同物理實現（超導量子比特、離子阱、拓撲量子比特等）在實現糾錯碼時的優勢與劣勢，以及對量子比特的相乾性、連接性、可尋址性等方麵的要求。 邏輯量子比特與物理量子比特: 明確邏輯量子比特的概念，它是通過編碼一組物理量子比特形成的，能夠提供比單個物理量子比特更高的可靠性。 量子門的容錯實現: 闡述如何在邏輯量子比特上實現各種量子門操作，例如Hadamard門、CNOT門、T門等，並討論這些邏輯門操作的保真度要求。 量大量子算法的糾錯挑戰: 分析在運行大規模量子算法（如Shor算法、Grover算法）時，如何有效地將糾錯機製集成進去，例如如何處理算法中的條件操作和測量。 錯誤傳播與纍積: 討論在連續的量子計算過程中，錯誤可能如何傳播和纍積，以及需要何種策略來限製這種纍積效應。 容錯量子計算模型: 介紹不同層次的容錯模型，例如“時鍾容錯”和“時鍾無關容錯”，以及它們在實際設計中的考量。 本章將更側重於工程和係統層麵的設計，為讀者勾勒齣構建一颱真正容錯量子計算機的藍圖。 第四章：量子糾錯與容錯的實現挑戰與前沿進展 理論上的完美糾錯碼，在實際落地時會麵臨諸多嚴峻的挑戰。本章將深入探討當前的研究熱點和尚未解決的問題： 量子比特的製造與控製精度: 討論當前量子比特的製造工藝限製，以及如何提高量子比特的質量和可控性，以滿足糾錯碼的要求。 高連接性與量子比特擴展: 介紹如何在物理層麵實現大量量子比特之間的有效連接，這是構建大規模容錯量子計算機的關鍵。 低錯誤率量子門的實現: 詳細分析如何通過改進量子比特的物理環境、優化控製脈衝序列、采用先進的脈衝整形技術等，來進一步降低量子門操作的錯誤率。 高效的測量與反饋係統: 探討如何設計快速、準確的測量係統，以及如何實現高效的錯誤偵測和糾正反饋迴路。 解碼算法的效率: 討論在實際應用中，如何高效地實現量子糾錯碼的解碼過程，尤其是在處理大量錯誤時，需要高效的算法來確定錯誤並進行糾正。 近鄰相互作用與拓撲量子計算: 進一步探討錶麵碼等基於近鄰相互作用的方案，以及拓撲量子計算作為一種潛在的更魯棒的糾錯方案。 實際係統的噪聲模型與參數提取: 討論如何準確地建立量子係統的噪聲模型，並從實驗中提取必要的噪聲參數，以便設計更有效的糾錯策略。 編碼開銷與資源需求: 量子糾錯往往需要大量的物理量子比特來編碼一個邏輯量子比特，本章將討論如何權衡糾錯能力與資源消耗，以及如何尋找更具成本效益的糾錯方案。 軟件與硬件協同設計: 強調軟件（如編譯器、量子算法設計）與硬件（量子處理器、控製係統）協同設計的重要性，共同推動容錯量子計算的發展。 本章將呈現量子計算研究的前沿動態，並指齣未來發展的主要方嚮和潛在的研究機會。 第五章：麵嚮未來的量子計算應用與展望 在掌握瞭量子糾錯和容錯計算的理論與實踐後，我們得以展望量子計算在各個領域的實際應用前景： 藥物發現與材料設計: 量子計算機能夠精確模擬分子和材料的量子行為，從而加速新藥研發和新材料的發現。 優化問題: 在金融、物流、人工智能等領域，許多復雜的優化問題可以通過量子算法得到更優解。 密碼學: 量子計算對現有公鑰密碼體係構成威脅，同時也催生瞭後量子密碼學和量子密鑰分發的興起。 人工智能與機器學習: 量子機器學習算法有望在模式識彆、數據分析等方麵展現齣獨特優勢。 科學研究: 從基礎物理到天體物理，量子計算將成為探索未知世界強大的工具。 本章將結閤前幾章所闡述的糾錯和容錯技術，討論這些應用如何在具備一定容錯能力的量子計算機上得以實現。同時，也將探討實現這些大規模應用所需的邏輯量子比特數量、門操作次數以及整體的計算資源需求，並對量子計算的未來發展趨勢進行大膽的預測。 結論 《量子計算機研究（下冊）：糾錯與容錯計算》緻力於為讀者提供一個關於量子糾錯與容錯計算的係統性、深入的理解。通過對量子退相乾的深刻剖析、對量子糾錯碼核心原理的詳盡闡述、對容錯量子計算架構的全麵介紹，以及對當前實現挑戰與未來前沿的深入探討，本書旨在幫助讀者把握住量子計算發展的關鍵脈搏。相信本書將成為對量子計算領域感興趣的研究者、工程師和學生不可或缺的參考資料，一同推動量子計算從實驗室走嚮現實，開啓一個全新的計算時代。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對科學發展軌跡抱有濃厚興趣的普通讀者，當我看到《[按需印刷] 量子計算機研究(下冊)糾錯和容錯計算》這個書名時，我的腦海中立刻湧現齣許多疑問和期待。它直接點齣瞭量子計算發展過程中最棘手的問題之一——“糾錯”與“容錯”。我猜想，這本書的第一部分可能會詳細介紹量子錯誤的種類及其根源，比如退相乾、門操作誤差等等，並用生動的圖示或類比來解釋這些復雜的物理現象。接著，我非常期待能夠深入瞭解各種量子糾錯方案的原理，比如錶麵碼、海森堡模型糾錯等。我想知道這些方案是如何通過冗餘編碼來保護量子信息的，又各自有什麼樣的計算開銷和實現難度。更令我著迷的是“容錯計算”這個概念。這是否意味著書中會探討如何設計齣能夠抵禦一定程度錯誤的整體量子計算架構？我希望作者能為我揭示這些“秘密”，讓我明白科學傢們是如何一步步攻剋這些技術難關的。這本書是否會討論不同量子計算硬件平颱（如超導量子比特、離子阱量子比特等）在糾錯和容錯方麵的特點和挑戰？我希望它能給我帶來一種“豁然開朗”的感覺，讓我對量子計算的未來充滿更清晰的認知和更堅定的信心。

評分☆☆☆☆☆

在我眼中，一本好的科普讀物，應該能夠將最前沿的科學概念，用最生動、最易懂的方式呈現給讀者。《[按需印刷] 量子計算機研究(下冊)糾錯和容錯計算》這個書名，雖然帶著些許專業色彩，但“糾錯”和“容錯”這兩個詞，卻有一種“保護”和“修復”的意味，讓人聯想到一種剋服睏難、追求完美的努力。我非常期待這本書能從宏觀的角度，講述為什麼量子計算需要糾錯和容錯。它會從量子信息本身的特性齣發，解釋為什麼量子信息比經典信息更容易丟失和齣錯嗎？我希望書中能有很多形象的比喻，幫助我理解那些抽象的量子物理概念。例如，用日常生活中的例子來比喻量子糾錯碼的作用，或者用一個簡單的故事來闡述量子容錯的原理。我更期待看到一些與實際應用相關的討論，比如，當量子計算機能夠實現有效的糾錯和容錯之後，它會在哪些領域展現齣巨大的潛力？是藥物研發，材料科學，金融建模，還是人工智能？這本書會為我們描繪一個怎樣的未來圖景？我希望它能給我帶來驚喜，讓我對量子計算的未來充滿信心，並且能夠理解它將如何改變我們的生活。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字在書架上就足夠吸引人瞭，《[按需印刷] 量子計算機研究(下冊)糾錯和容錯計算》。雖然我還沒來得及翻閱，但光是這個標題就已經在我的腦海中勾勒齣瞭許多畫麵。我一直對前沿科技充滿瞭好奇，尤其是那些能徹底顛覆我們現有認知和能力的領域。量子計算無疑是其中最耀眼的一顆星，而“糾錯”和“容錯”更是觸及到瞭這項技術能否真正落地、大規模應用的命脈。畢竟，我們都知道量子比特的脆弱性，以及它們在計算過程中容易受到環境乾擾而産生錯誤的睏境。所以，我非常期待這本書能深入淺齣地講解這些復雜的問題，從理論基礎到實際的算法和硬件實現，我想瞭解那些能夠保護珍貴量子信息免受乾擾的“秘密武器”。是否會有關於量子糾錯碼的詳盡介紹？各種不同的糾錯方案，比如錶麵碼、顔色碼等等，它們各自的優缺點又在哪裏？更進一步，容錯計算又會涉及哪些更宏觀的策略？比如，如何設計一個能夠自我修復的量子計算機架構？我希望這本書不僅僅是理論的堆砌，更能結閤一些前沿的研究進展和實驗成果，讓我感受到量子計算從實驗室走嚮實際應用的可能性，哪怕隻是一絲微光，也能點燃我心中的科學熱情。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，任何一項革命性的技術，其突破往往來自於對看似不可逾越的障礙的剋服。對於量子計算而言，量子比特的脆弱性無疑是橫亙在其發展道路上的一大挑戰。因此，《[按需印刷] 量子計算機研究(下冊)糾錯和容錯計算》這個書名，在我看來，直接點齣瞭問題的核心，並且預示著這本書將緻力於探討如何解決這一難題。我非常好奇，這本書會對量子噪聲的來源進行怎樣的剖析？從環境的電磁乾擾，到材料本身的缺陷，再到量子操作的不精確性，這些都會對量子計算的可靠性産生怎樣的影響？我希望作者能夠用清晰的語言來解釋這些物理現象，並且進一步探討如何設計齣能夠抵抗這些噪聲的量子門和量子算法。特彆是“容錯計算”這個詞，讓我聯想到的是更高級彆的係統設計。它不僅僅是簡單的糾錯，而是構建一個能夠在整體上保證計算過程正確性的框架。我想知道，是否存在一些通用的容錯計算框架，可以適用於各種不同的量子計算機硬件平颱？又或者，不同的硬件平颱需要采用不同的容錯策略？我期待書中能夠提供一些前沿的理論模型和正在探索的實驗技術，讓我能夠對量子計算的未來發展有一個更清晰的認識，看到它如何一步步走嚮成熟和實用。

評分☆☆☆☆☆

收到這本書的時候，我正處於一個思考的間隙，對於技術發展的邊界和未來充滿瞭迷茫。這本書的封麵設計相當簡潔，但《[按需印刷] 量子計算機研究(下冊)糾錯和容錯計算》這幾個字卻自帶一種沉甸甸的分量，仿佛蘊含著解決重大科學難題的鑰匙。《按需印刷》的標簽也很有意思，暗示著這本書可能集結瞭最新的研究成果，並且能夠快速地滿足讀者的需求，這在快速發展的科技領域是非常重要的。我對“糾錯”和“容錯”這兩個概念尤其感興趣，它們是量子計算機實現可靠計算的關鍵。我設想書中會詳細闡述量子錯誤是如何産生的，是哪些物理因素導緻的，以及有哪些數學模型可以描述這些錯誤。更重要的是，我希望能看到各種具體的糾錯策略，比如量子隱形傳態在糾錯中的作用，或者一些巧妙的編碼方案如何將一個邏輯量子比特編碼到多個物理量子比特中，從而提高其魯棒性。我期望這本書能夠提供一些非常具體的例子，比如某個實驗室是如何成功地實現瞭某個糾錯方案的，或者某個新的容錯算法在模擬中錶現齣瞭怎樣的優越性。這種理論與實踐的結閤，會讓我覺得這本書的內容是鮮活且充滿生命力的，而不是僅僅停留在紙麵上的文字。

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商品很好，商傢服務很到位

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書不錯，但是配送時間好久

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正品，質量不錯，服務到傢。

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量子計算機研究（下冊）——糾錯和容錯計算