从相干态到压缩态 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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范洪义，袁洪春 著

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• 量子光学
• 相干态
• 压缩态
• 非经典光
• 量子态
• 量子信息
• 量子计算
• 光学物理
• 量子理论
• 非线性光学

出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312028021

版次：1

商品编码：10993214

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-03-01

用纸：胶版纸

页数：293

字数：345000

正文语种：中文

内容简介

《从相干态到压缩态》是量子论中的两个重要概念。本书用作者自己发明的有序算符内的积分（IWOP）技术以崭新的视角系统地阐述了与量子力学相干态有关的理论，并自然地过渡到压缩态；不但建立了多种有物理背景的广义相干态和形形色色的压缩态，讨论了其物理性质及应用，而且用量子纠缠的思想发展了纠缠相干态和多模压缩态，作者还另辟蹊径地讨论了相干态、压缩态和混沌光场的退相干。对于一些传统的基本课题，作者也以新观点和新方法作了分析。
本书可供高等院校物理学专业和光学专业的本科生和相关专业的研究生阅读，也可供从事量子光学以及基础物理研究和应用的科研人员参考与借鉴。

作者简介

范洪义，理论物理学家，1947年生，浙江鄞县人。我国首批十八名博士之一。他另辟蹊径发展了量子力学创始人之一狄拉克的符号法，使得牛顿一莱布尼茨积分扩展到对狄拉克符号所组成的投影算符积分的新领域，别开生面地促进了量子力学表象与变换论的发展，尤其是他建立的连续变量纠缠态表象有广泛的物理应用。范洪义的系列成果有长远的科学价值及普及教学的意义。

目录

序
第1章 从牛顿莱布尼茨积分到对狄拉克符号的积分
1.1 从量子力学的表象完备性谈起
1.2 坐标表象与动量表象完备性的纯高斯积分形式--范氏形式
1.3 粒子数态波函数推导的新方法
1.4 ｜0>c态
3.9.3 ｜k,q>c表象中的压缩
3.10 压缩参量与平移参量相关的压缩态
3.11 相应于非简并参量放大器哈密顿量的热真空态

第4章 相干态与压缩态的威格纳函数
4.1 如何直接引入威格纳算符与威格纳函数
4.2 正定的广义威格纳算符
4.3 从威格纳算符到外尔对应规则
4.4 威格纳算符的外尔编序形式
4.5 威格纳算符的相干态表象
……
第5章 双模压缩算符与纠缠态表象
第6章 量子系统中其他典型的压缩态
第7章 多模压缩算符与压缩态
第8章 相干态，混沌光场和压缩态在振幅阻尼通道中的退相干
第9章 光子增加（扣除）压缩真空态的归一化
第10章 原子相干态
第11章 相干纠缠态
第12章 玻色产生算符的本征态及其应用
第13章 费米子相干态与压缩态
结语

前言/序言

量子信息前沿：从基础理论到前沿应用 本书旨在为读者提供一个全面而深入的量子信息科学导论，重点关注量子力学基础、量子计算的理论框架以及新兴量子技术的前沿进展。全书结构清晰，逻辑严谨，力求在保持学术深度的同时，兼顾读者的可理解性，特别是对于具有一定物理学或数学背景的初学者和研究人员具有重要的参考价值。 第一部分：量子力学基础与信息论 本部分系统回顾了量子力学的核心概念，为后续的量子信息理论奠定坚实的数学和物理基础。 第一章 量子力学的数学框架 本章从希尔伯特空间（Hilbert Space）的严格定义出发，详细阐述了态矢量、算符（Operator）以及演化方程（如薛定谔方程）的数学描述。重点讲解了狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的用法及其在描述量子态和测量过程中的便利性。此外，还深入探讨了线性代数在量子力学中的应用，包括本征值问题、算符的对易关系以及谱分解定理。对于物理系统而言，对量子态的概率解释和不确定性原理的数学表述进行了详尽的论述。 第二章 量子态的描述与演化 本章聚焦于如何描述多粒子系统。首先引入了张量积（Tensor Product）的概念，用以构建复合系统的希尔伯特空间。在此基础上，详细区分了纯态（Pure States）和混合态（Mixed States），并引入了密度算符（Density Operator）作为描述宏观量子系统的标准工具。本章深入分析了量子态的演化，包括幺正演化（Unitary Evolution）和测量过程中的波函数坍缩（Wave Function Collapse）。尤其值得注意的是，本章对量子绝热演化（Adiabatic Evolution）的物理图像和数学条件进行了细致的剖析。 第三章 量子信息论基础 本章将量子力学与信息论相结合。首先介绍了经典信息论中的熵（Shannon Entropy）及其物理意义，随后引入了量子信息论中的核心概念——冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）和量子互信息（Quantum Mutual Information）。本章对量子比特（Qubit）的概念进行了深入探讨，并将其作为信息的基本载体。最后，本章介绍了量子信道（Quantum Channel）的概念，阐述了量子操作对信息的影响，为后续的量子通信和量子纠错打下基础。 第二部分：量子计算的核心理论 本部分是全书的理论核心，聚焦于量子计算的逻辑框架、关键算法及其实现的可行性分析。 第四章 量子门与量子电路 本章详细介绍了构成量子计算的基本单元——量子门（Quantum Gates）。从单比特门（如Pauli门、Hadamard门）到多比特门（如CNOT门、Toffoli门），详细分析了这些基本门集的完备性。本章通过构建量子电路（Quantum Circuits）的方式，演示了如何通过一系列酉变换来实现复杂的量子操作。特别是对量子纠缠（Quantum Entanglement）的产生和利用，如Bell态的制备，进行了深入的数学推导和电路分析。 第五章 量子算法的范式 本章系统介绍了几种具有里程碑意义的量子算法，并侧重于分析其相较于经典算法的加速来源。首先，详细解析了Deutsch-Jozsa算法和Simon算法，揭示了量子并行性（Quantum Parallelism）的威力。随后，本章花费大量篇幅讲解了Shor算法（因子分解）和Grover算法（搜索问题），并着重分析了量子傅里叶变换（Quantum Fourier Transform, QFT）在这些算法中的核心作用。对于每种算法，都提供了详细的逻辑流程图和复杂度对比。 第六章 量子误差修正与容错计算 量子系统对环境噪声极其敏感，本章专注于如何对抗这种退相干（Decoherence）效应。本章首先阐述了错误的类型，包括比特翻转错误和相位翻转错误。随后，详细介绍了量子误差修正码（Quantum Error Correction Codes）的基本原理，如Shor的9比特码和Steane码。本章的核心是逻辑操作的保护机制，即如何在不测量量子态信息的前提下实现对逻辑量子比特的保护和纠错。容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computation）的实现面临的挑战和前沿研究方向也在本章进行了探讨。 第三部分：前沿量子技术与应用 本部分将理论知识应用于具体的物理系统和新兴技术领域，展望了量子技术在未来科学和工程中的潜力。 第七章 量子测量理论与后选择 量子测量是连接量子态与经典世界的桥梁。本章深入探讨了投影测量（Projective Measurement）的物理机制和局限性。在此基础上，本章引入了更精细的测量理论，如弱测量（Weak Measurement）和量子态层析（Quantum State Tomography）的方法论，用以精确重建未知量子态。此外，对“后选择”（Post-selection）这一概念在量子计算和模拟中的潜在应用进行了讨论。 第八章 物理平台与量子模拟器 本章将理论框架与当前的实验实现平台相结合。详细介绍了当前主流的量子硬件平台，包括超导电路（Superconducting Circuits）、囚禁离子（Trapped Ions）、中性原子（Neutral Atoms）以及光量子系统（Photonic Systems）。对每种平台的技术优势、面临的扩展性挑战以及相干时间限制进行了客观的比较分析。本章还重点介绍了量子模拟器（Quantum Simulators）的概念，即利用一个受控的量子系统来研究另一个难以处理的物理系统的行为，特别是其在凝聚态物理中的应用前景。 第九章 量子通信与量子网络 本章探讨了量子信息如何在空间中传输和共享。首先，详细分析了量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）的基本原理，特别是BB84协议和E91协议的安全性证明。随后，本章深入研究了量子隐形传态（Quantum Teleportation）的过程，并解释了其对纠缠资源依赖的本质。最后，展望了构建大规模量子互联网所需的关键技术，如量子中继器（Quantum Repeaters）和纠缠分发网络。 结论与展望 全书在总结当前量子信息科学的成就后，对未来研究方向进行了展望，特别指出了在实现大规模、高保真度量子计算和构建鲁棒量子网络方面仍需克服的重大科学和工程难题。本书致力于提供一个坚实的理论基础，引导读者深入探索量子世界的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

对于一名物理学研究生来说，这本书简直是为我们量身定做的“武功秘籍”。它没有过多纠缠于繁琐的数学推导细节，而是聚焦于物理图像的构建和核心思想的传递。我特别欣赏作者在引入新概念时所采用的循序渐进的策略，比如，从经典的电磁场理论出发，如何自然而然地过渡到量子化的光子场，这种“历史感”的叙述方式，使得知识的内在逻辑性得到了极大的强化。书中对“测量”这一行为在量子态演化中所扮演角色的讨论，角度非常刁钻且富有启发性，它迫使读者重新审视那些习以为常的物理操作。整体的写作风格偏向于一种冷静、精确的科学叙事，但字里行间又流露出对物理世界深刻之美的热爱。读完后，我感觉自己对量子噪声抑制和量子传感的理解提升了一个层次，不再是死记硬背公式，而是真正理解了“为什么”要用压缩态来实现这些目标。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏把握得非常到位，读起来几乎没有什么“冷场”。它不像某些专业书籍那样，上来就是一堆定义和公理，而是通过一系列精心设计的物理场景，将读者自然而然地引入到相干态与压缩态的对比之中。我尤其喜欢作者在讨论非经典光场特性时，所使用的那些富有画面感的描述，比如“被驯服的量子噪声”或者“不对称的量子涨落云”，这些比单纯的数学表达式更能激发读者的想象力。在关于量子信息传输效率的章节中，作者巧妙地引入了信息论的观点，将纯粹的物理问题提升到了信息处理的高度，拓宽了读者的视野。虽然涉及的物理深度不浅，但作者似乎总能找到一种平衡点，使得即使是初次接触这些概念的读者，也能跟上节奏而不至于迷失方向。这套逻辑链条的构建，体现了作者极高的教学功力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版也令人耳目一新，这种对细节的关注，往往是优秀学术著作的标志。内容上，我对其中关于压缩态在引力波探测中的应用前景的探讨深感兴趣。作者并未将此停留在理论推演层面，而是结合了当前LIGO/Virgo等实验的实际挑战，分析了压缩态光如何提供突破性的信噪比提升。这种将基础理论与尖端工程应用紧密结合的方式，极大地提高了本书的实用价值和前沿性。此外，书中对高斯量子态的系统性分类和性质分析，结构清晰，便于检索和回顾。它提供了一种对量子场进行“分类学”的视角，让人对不同量子态之间的关系一目了然。与其他同类书籍相比，这本书的优势在于其对“制备”和“应用”这两大环节的权重分配更合理，避免了纯理论堆砌的弊端。

评分☆☆☆☆☆

这本《从相干态到压缩态》读起来真是一场思想的盛宴。作者对量子光学和量子信息领域的深刻洞察力令人赞叹，尤其是在处理那些极其抽象的概念时，他总能找到一种既严谨又易于理解的叙述方式。我印象最深的是他对量子噪声的深入剖析，那种将理论框架与实际实验观察巧妙结合的笔法，让原本晦涩的数学模型变得鲜活起来。书中的图表设计也非常精妙，那些复杂的演化过程被清晰地可视化，极大地降低了理解门槛。可以说，这本书不仅仅是一本教科书，更像是一份详尽的“思想地图”，引导读者从最基础的量子场论概念出发，逐步攀登到对前沿量子态的掌握。特别是对压缩态的介绍，那种对光场量子特性的精细调控的描绘，让人对未来量子测量技术充满期待。我对其中关于如何利用非线性光学过程来制备这些特殊量子态的章节格外着迷，作者对此的处理详略得当，既有理论的深度，又不乏实际操作的启发性。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，我感觉这本书像是在一位经验极其丰富的导师的带领下，进行了一次深入浅出的“量子态漫游”。作者的语言风格既有学术的严谨性，又不失一种温和的引导性，非常适合自我学习。特别是对量子随机性和不确定性原理的重新诠释，简直是点睛之笔，它不是简单地重复教科书上的表述，而是赋予了这些基本原理更深层次的物理内涵，尤其是当这些原理与压缩态的“噪声不对称性”相结合时。我发现自己对光子数不确定性与相位不确定性之间的权衡有了全新的认识。整本书的叙事主线非常清晰，从最基本的光场量子化，到复杂的非线性相互作用，再到最终实现对量子噪声的精细控制，每一步都过渡得毫不生硬，体现了作者对整个学科脉络的了然于胸。

评分☆☆☆☆☆

虽然不是做这个方向,不过可以留着慢慢读.

评分☆☆☆☆☆

科大老师的教材，主要关于量子光学的理论。

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

行

评分☆☆☆☆☆

行

评分☆☆☆☆☆

范哥的又一本力作，范哥的书太多了，当范哥粉丝不易啊

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

行

评分☆☆☆☆☆

虽然不是做这个方向,不过可以留着慢慢读.