混沌系统的同步及在保密通信中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王兴元 著

图书标签:

• 混沌系统
• 同步
• 保密通信
• 非线性动力学
• 信息安全
• 密码学
• 控制理论
• 信号处理
• 复杂系统
• 应用数学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030330246

版次：1

商品编码：10913304

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-01-01

用纸：胶版纸

页数：563

正文语种：中文

内容简介

《混沌系统的同步及在保密通信中的应用》从非线性科学的角度介绍了混沌控制与同步、混沌保密通信的基本原理和国内外发展概况，以及作者对混沌系统的同步及其在保密通信中的应用研究所取得的成果.主要内容有：混沌控制及保密通信的发展史及其基本理论与方法，混沌系统的完全同步和广义同步，几种典型的混沌遮掩、混沌键控和混沌调制的保密通信方法。
本书深入浅出，图文并茂，文献丰富，可供理工科大学教师、高年级本科生、研究生阅读，也可供自然科学和工程技术领域中的研究人员参考。

目录

第1章 绪论
1.1 混沌的产生、发展与意义
1.1.1 混沌的起源与产生过程
1.1.2 混沌研究的意义
1.2 混沌研究的作用、现状与展望
1.3 混沌控制与同步简介
1.4 混沌保密通信简介
1.5 本书的基本特征
1.5.1 本书的主要研究内容
1.5.2 本书采用的研究方法
1.5.3 本书的主要创新之处
参考文献

第2章 混沌控制及保密通信的基本理论与方法
2.1 混沌的基本理论
2.1.1 混沌的特征
2.1.2 混沌的定义
2.1.3 奇怪吸引子
2.2 混沌研究的判据与准则
2.2.1 相空间重构
2.2.2 功率谱分析
2.2.3 Lyapunov指数
2.3 混沌控制的基本理论
2.3.1 自适应控制原理
2.3.2 反馈控制原理
2.3.3 非反馈控制原理
2.4 混沌同步的几种基本方法
2.4.1 反馈同步法
2.4.2 激活控制法
2.4.3 全局同步法
2.4.4 基于观测器的同步法
2.5 混沌同步在保密通信中的应用
2.5.1 混沌同步通信的优势
2.5.2 混沌保密通信的应用方案
2.5.3 超混沌系统的构造与电路设计
2.5.4 混沌保密通信中值得注意的几个问题
参考文献

第3章 混沌系统的完全同步
3.1 自适应同步
3.1.1 同结构混沌系统间的自适应完全同步
3.1.2 异结构混沌系统间的自适应完全同步
3.2 线性耦合同步
3.2.1 统一混沌系统的线性耦合同步
3.2.2 单向耦合混沌同步
3.2.3 存在扰动的线性耦合混沌同步
3.2.4 混沌系统实现脉冲同步的简单判据
3.2.5 两种脉冲混沌同步的比较
3.3 非线性反馈同步
3.3.1 主动控制法
3.3.2 Lorenz混沌系统的滑模控制
3.3.3 基于非奇异快速终端滑模的混沌同步
3.3.4 基于状态观测器实现蔡氏超混沌系统的同步
3.3.5 一种新的超混沌Lorenz系统的全局同步
3.1 其他几种混沌同步的方法
3.4.1 基于OPNCL方法的时滞神经网络的异结构混沌同步
3.4.2 基于7DF方法的时滞神经网络的异结构混沌同步
参考文献

第4章 混沌系统的广义同步
4.1 反同步
4.1.1 统一混沌系统的反同步
4.1.2 两个相同或不同超混沌系统间的反同步
4.1.3 一类延迟混沌神经网络的鲁棒反同步
4.1.4 滑模控制实现不确定混沌系统的反同步
4.1.5 三种方法实现超混沌Chen系统的反同步
4.2 投影同步
4.2.1 基于线性分离的自治混沌系统的投影同步
……

第5章 混沌同步在保密通信中的应用
参考文献

前言/序言

《量子纠缠态的制备与测量技术研究》 内容简介 本书深入探讨了量子纠缠态的制备、操纵与测量在量子信息科学领域的核心地位及其关键技术。量子纠缠，这一爱因斯坦曾称之为“幽灵般的超距作用”的奇特现象，是量子力学最深刻的非经典特性之一，也是实现量子计算、量子通信和量子精密测量等革命性技术的基石。本书旨在系统梳理当前量子纠缠研究的前沿进展，重点聚焦于实用化、可扩展性的制备与测量技术，为相关领域的研究人员、工程师及高年级本科生、研究生提供一份详实的理论指导与技术参考。 第一章 引言：量子纠缠的理论基础与研究意义 本章首先回顾量子纠缠的起源，从贝尔不等式的提出及其违背，到EPR佯谬的深入剖析，阐述了量子纠缠在挑战经典物理直觉方面的历史作用。我们将从多体量子系统的角度，详细介绍各种纠缠态的数学描述，包括贝尔态、GHZ态、W态等，并探讨其在量子信息协议中的潜在应用，如量子隐形传态、量子密集编码、量子安全直接通信等。随后，本章将强调当前量子纠缠研究面临的主要挑战，例如纠缠态的制备效率、保真度、可扩展性以及环境退相干的影响，并展望量子纠缠技术在未来科技发展中的广阔前景，如构建大规模量子网络、实现超越经典算力的量子计算机以及提升测量精度至前所未有的水平。 第二章 量子纠缠态的制备技术 本章将系统介绍当前主流的量子纠缠态制备技术，并对其优缺点、适用范围进行详细比较。 光子纠缠的制备： 参量下转换（Spontaneous Parametric Down-Conversion, SPDC）： 详细阐述非线性光学晶体（如BBO、PPLN）在泵浦激光作用下产生纠缠光子对的原理，包括过程的量子动力学、光谱学特性以及如何通过优化泵浦光、晶体参数和腔设计来提高纠缠度与生成效率。将重点介绍单模、多模以及空间纠缠光子的制备方法。 四波混频（Four-Wave Mixing, FWM）： 介绍在原子系综（如冷原子气体）或光纤中利用FWM效应产生纠缠光子的原理，分析其在产生高亮度、窄线宽纠缠光源方面的优势，以及如何通过控制原子相干性或光纤非线性参数来提升纠缠质量。 量子点（Quantum Dot, QD）纠缠光源： 探讨半导体量子点作为单光子源和纠缠源的潜力，重点介绍利用量子点激子-激子复合过程中产生的纠缠光子，分析其结构设计、材料选择以及与微腔耦合的策略，以实现高效、高保真度的纠缠光源。 其他技术： 简要介绍如正转、非线性干涉等其他光子纠缠制备方法。 原子/离子纠缠的制备： 囚禁离子（Trapped Ions）： 详细讲解如何利用激光冷却和控制技术，将离子囚禁在电磁场中，并通过精确调控激光脉冲实现离子间量子比特的纠缠。重点介绍Mølmer-Sørensen门等通用纠缠门的操作机理、保真度优化以及多比特纠缠的构建。 中性原子（Neutral Atoms）： 探讨利用里德堡态（Rydberg states）实现原子间强相互作用，进而制备原子纠缠的技术。分析如何通过激光激发、原子阵列设计以及斯塔克效应来控制相互作用强度和纠缠过程，并介绍基于Rydberg Blochs的纠缠方案。 超导量子比特（Superconducting Qubits）： 详细介绍基于约瑟夫森结的超导量子比特，以及如何通过微波脉冲控制比特的演化，并利用耦合器实现比特间的纠缠。重点分析Transmon、Fluxonium等不同类型超导比特的特点，以及实现高保真度CNOT门、iSWAP门等纠缠门的技术细节。 其他物理体系的纠缠制备： 简要介绍在固态自旋（如NV色心）、量子点、拓扑量子比特等体系中制备纠缠的研究进展，并分析其独特优势与挑战。 第三章 量子纠缠态的测量与表征技术 本章将深入讨论如何精确测量和表征量子纠缠态的质量，这是验证纠缠态是否成功制备、评估其在量子信息任务中表现的关键。 贝尔不等式检验： 详细介绍如何设计和实现贝尔不等式检验实验，以非经典的方式确认纠缠的存在。重点讨论用于光子纠缠的实验方案（如CHSH不等式检验），以及如何选择探测器、优化探测效率和角度设置，以最大程度地减小实验漏洞。 密度矩阵重构（Density Matrix Reconstruction）： 阐述量子态层析（Quantum State Tomography, QST）的方法，如何通过测量不同基下的投影，获得量子态的密度矩阵。详细介绍不同尺寸系统（单比特、两比特、多比特）的QST方案，并讨论其在提高效率和减少测量次数方面的技术进展。 纠缠度量的计算： 介绍各种量化纠缠程度的指标，如纠缠熵（Entanglement Entropy）、纠缠保真度（Entanglement Fidelity）、量子关联（Quantum Correlation）等，并讨论如何从测量的密度矩阵中计算这些指标。 高保真度测量的关键技术： 单光子探测器： 介绍不同类型的高效单光子探测器（如超导纳米线单光子探测器SNSPD、雪崩光电二极管APD），分析其探测效率、时间抖动、暗计数率等关键性能指标，以及如何优化探测器工作参数以实现高保真度测量。 量子态谱仪： 介绍用于测量原子或离子能级跃迁的光谱学技术，以及如何利用这些技术来探测量子比特的状态。 读出技术（Readout Techniques）： 针对不同的量子比特体系，介绍高效、高保真度的读出技术，如光子散射读出、探测诱导失相读出、超导量子干涉仪（SQUID）读出等，分析其原理、优缺点及在实际应用中的挑战。 第四章 量子纠缠在量子信息科学中的应用 本章将聚焦于量子纠缠在几个关键量子信息领域的应用，阐述纠缠作为一种宝贵资源的价值。 量子通信（Quantum Communication）： 量子隐形传态（Quantum Teleportation）： 详细解释基于贝尔态的量子隐形传态协议，分析如何利用纠缠信道和经典通信来实现量子态的无损传输。将介绍不同物理体系中实现量子隐形传态的实验进展，以及在远距离量子通信网络中的应用前景。 量子密集编码（Quantum Dense Coding）： 阐述如何利用纠缠对和两个量子比特的操作，实现比经典方式传输信息量翻倍的效果。 量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）： 介绍基于纠缠的QKD协议（如E91协议），分析其如何利用纠缠的非局部关联来保证密钥的安全性，并抵御窃听。 量子计算（Quantum Computation）： 通用量子计算的实现： 探讨量子纠缠如何作为实现量子逻辑门的基础，并驱动量子算法（如Shor算法、Grover算法）的运行。分析构建大规模、容错量子计算机所需的纠缠策略。 特定量子模拟： 介绍如何利用可控的纠缠态来模拟复杂的量子多体系统，例如材料科学、凝聚态物理、高能物理等领域的关键问题，从而解决经典计算机难以解决的难题。 量子精密测量（Quantum Metrology）： 超越标准量子极限（SQL）： 阐述如何利用纠缠态（如Squeezed states）来提高测量的灵敏度和精度，突破经典测量所能达到的极限。 量子传感： 介绍基于纠缠的量子传感器在磁场、电场、引力波等方面的应用，分析其在基础科学研究和技术应用中的潜在优势。 第五章 面临的挑战与未来展望 本章将总结当前量子纠缠研究在制备、测量和应用方面面临的主要挑战，包括： 纠缠态的产生效率与保真度： 如何进一步提高纠缠态的制备效率，并保持极高的保真度，特别是在多比特系统中。 可扩展性（Scalability）： 如何从少比特系统扩展到包含成千上万甚至数百万量子比特的系统，以实现大规模量子计算和量子网络。 环境退相干（Decoherence）： 如何有效保护脆弱的量子纠缠态免受环境噪声的干扰，延长其相干时间。 纠缠的分发与长距离传输： 如何在远距离传输高质量的纠缠态，构建全球化的量子通信网络。 集成化与小型化： 如何将复杂的量子光学或量子电子学器件集成到小型化的平台，实现便携式量子信息设备。 最后，本章将对量子纠缠的未来发展方向进行展望，包括： 混合纠缠体系的研究： 探索不同物理体系（如光子与原子、超导与原子）之间实现纠缠的新方法，利用各自优势构建更强大的量子信息处理器。 新型纠缠态的探索与应用： 发现和利用具有特定性质的新型纠缠态，为解决特定量子信息问题提供新的解决方案。 与人工智能的融合： 探索如何利用人工智能技术来优化量子纠缠态的制备、控制和测量过程，加速量子技术的进步。 纠缠在基础物理研究中的新应用： 进一步利用量子纠缠来检验和发展基础物理理论，例如探索引力与量子力学的统一，或研究黑洞信息佯谬等。 本书力求提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角，展现量子纠缠这一迷人现象在现代科学技术中的核心作用，并为读者提供探索这一前沿领域的坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

看到这本书的书名，我脑海里立刻联想到的是那种在物理学、数学甚至是工程学领域里，那些看似随机却又暗藏玄机的现象。混沌系统本身就是一个非常迷人的研究对象，它揭示了许多非线性系统中普遍存在的复杂行为。而“同步”的概念，又在这混乱中注入了一丝组织和协调。想象一下，两个原本独立的、表现出混沌行为的系统，如何能够神奇地在某些方面达成一致，就像一群鸟儿在空中划出优美的同步飞行轨迹一样。这其中的数学原理和物理机制一定非常精妙。我好奇的是，作者会从哪个角度来阐述混沌系统的同步？是侧重于理论数学上的证明和推导，还是通过具体的仿真实验和数值计算来展示？再者，保密通信的应用，这无疑是本书最具吸引力的一部分。传统的加密方式，很多都依赖于数学上的困难性，比如大数分解。而混沌同步的保密通信，是否意味着我们可以利用混沌系统内在的随机性和敏感性，构建一种全新的、基于物理原理的加密体系？这种体系的安全性又如何评估？它是否能抵御现有和未来可能出现的攻击？我猜想书中会详细介绍几种典型的混沌同步通信方案，例如利用同步混沌吸引子进行信息隐藏，或者基于混沌序列进行密钥生成。这些内容对于信息安全领域的专业人士，乃至对科技发展感兴趣的普通读者来说，都将是极具启发性的。这本书的书名，精准地概括了其核心内容，勾勒出一幅融合了理论深度和技术创新的研究蓝图。

评分☆☆☆☆☆

这本《混沌系统的同步及在保密通信中的应用》的书名，给人的第一印象就是一种跨学科的融合。它将“混沌”这种描述复杂系统行为的术语，与“同步”这种描述系统间关联性的概念结合起来，再将其引申到“保密通信”这个信息安全领域。这让我对书中可能包含的内容产生了极大的兴趣。我猜测，书中很可能首先会深入浅出地介绍混沌系统的基本概念和特征，比如对初值敏感性（蝴蝶效应）、吸引子、分形等。然后，会重点探讨实现混沌系统同步的各种方法和理论，这可能涉及到控制理论、稳定性分析等方面的知识。我期待书中能够介绍一些经典的同步模型，并且分析不同同步方法在不同混沌系统下的适用性和优劣。而“在保密通信中的应用”，这部分内容更是让人眼前一亮。我设想，作者会解释为何混沌同步能够用于保密通信。例如，是否可以利用一个主混沌系统来驱动一个或多个从混沌系统，从而在通信过程中传递信息？或者，是否可以通过同步混沌系统的状态来生成加密密钥？这些应用是否已经有了实际的案例或者正在研发中？书中会否讨论混沌保密通信的理论安全性分析，以及它相对于传统加密方法的优势和潜在的局限性？总而言之，这本书的书名本身就传达了一种前沿性和实用性兼备的研究方向，让人对作者在混沌理论和信息安全交叉领域所做的探索充满好奇。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名一下就吸引了我，因为“混沌”这两个字本身就带有一种神秘而又难以捉摸的魅力。我对混沌理论一直充满了好奇，总觉得它隐藏着宇宙运行的某种深层规律，而“同步”这个词又赋予了这种混沌一种秩序感，让人不禁想知道，看似杂乱无章的混沌系统，是如何能够达到一种同步的状态的？更何况，书中还将这种同步应用到了“保密通信”这个极具现实意义的领域，这简直是将理论的抽象美与技术的实用性完美结合。我设想着，或许书中会详细介绍不同类型的混沌系统，比如洛伦兹系统、 Rössler系统等等，以及它们在不同参数下表现出的混沌特性。然后，重点会是如何通过某种控制方法，比如反步法、自适应控制等等，使得两个或多个混沌系统能够彼此同步。读到这里，我脑海中已经浮现出复杂的相图和时间序列图，它们一定能够直观地展示同步过程的微妙变化。而保密通信的应用，更是让我兴奋不已。我猜测书中可能会介绍如何利用混沌系统的不可预测性来生成伪随机序列，从而实现对通信信息的加密。这是否意味着，通过精心设计的混沌系统，我们可以构建出比传统加密算法更难以破解的通信方式？想到这里，我仿佛已经迫不及待地想要翻开这本书，去探索混沌世界的奥秘，去揭开混沌同步的神秘面纱，去领略它在保密通信领域所能带来的无限可能。这本书的书名，就像一把钥匙，打开了我对前沿科学领域未知世界探索的大门，让我充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

我被这本书的书名深深吸引了，因为它触及了我一直以来都很感兴趣的几个领域：混沌、同步和保密通信。混沌系统以其内在的复杂性和对初值的极端敏感性而闻名，而“同步”这个词则暗示着一种超越孤立状态的相互关联和协调。当这两个概念与“保密通信”结合时，我立刻联想到了利用混沌系统的不可预测性来构建安全通信网络的可能性。我猜测，书中可能会首先深入浅出地介绍混沌动力学的基础知识，包括混沌系统的定义、特征以及一些经典模型，如Lorenz系统、Rossler系统等。接着，重点会放在混沌系统的同步理论和方法上，我期待书中能详细阐述实现混沌同步的不同策略，例如主从耦合、反向耦合、自适应同步等，并分析它们在理论和实践中的优劣。更让我好奇的是，书中会将这些理论应用于保密通信的细节。我猜想，作者会探讨如何利用混沌系统的同步来实现信息加密、密钥生成、或者直接进行混沌信号的直接通信。这本书的书名，精准地概括了一个充满前沿性和应用价值的研究方向，让我对书中即将展现的精彩内容充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，让我瞬间联想到了那些在自然界中无处不在的复杂现象，以及科学家们试图理解和驾驭这些现象的努力。混沌系统，它们常常表现出看似随机但又并非完全失控的行为，而“同步”的概念则为这些混沌世界引入了一种秩序感，一种协调性。这本身就是一个非常吸引人的主题。我推测，书中很可能会从基础的混沌理论讲起，介绍一些经典的混沌系统模型，比如著名的洛伦兹吸引子，以及它们是如何产生混沌行为的。随后，重点应该会放在“同步”上。我好奇的是，作者会如何解释混沌系统之间的同步机制？是通过某种耦合方式，还是通过外部的控制信号？这本书的书名还强调了“在保密通信中的应用”，这无疑是本书最令人兴奋的部分。我猜测，书中会详细探讨如何利用混沌系统的特性来实现安全可靠的通信。这是否意味着，我们可以利用混沌系统的不可预测性来制造出极其难以破解的密码？或者，通过同步的混沌信号来传递隐藏的信息？我期待书中能够提供一些具体的通信方案，并且分析它们的理论基础和潜在的应用前景。这本书的书名，恰如其分地概括了一个充满挑战和机遇的研究方向，它让我对接下来的阅读充满了期待。