從相乾態到壓縮態 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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範洪義，袁洪春 著

圖書標籤:

• 量子光學
• 相乾態
• 壓縮態
• 非經典光
• 量子態
• 量子信息
• 量子計算
• 光學物理
• 量子理論
• 非綫性光學

齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312028021

版次：1

商品編碼：10993214

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-03-01

用紙：膠版紙

頁數：293

字數：345000

正文語種：中文

內容簡介

《從相乾態到壓縮態》是量子論中的兩個重要概念。本書用作者自己發明的有序算符內的積分（IWOP）技術以嶄新的視角係統地闡述瞭與量子力學相乾態有關的理論，並自然地過渡到壓縮態；不但建立瞭多種有物理背景的廣義相乾態和形形色色的壓縮態，討論瞭其物理性質及應用，而且用量子糾纏的思想發展瞭糾纏相乾態和多模壓縮態，作者還另闢蹊徑地討論瞭相乾態、壓縮態和混沌光場的退相乾。對於一些傳統的基本課題，作者也以新觀點和新方法作瞭分析。
本書可供高等院校物理學專業和光學專業的本科生和相關專業的研究生閱讀，也可供從事量子光學以及基礎物理研究和應用的科研人員參考與藉鑒。

作者簡介

範洪義，理論物理學傢，1947年生，浙江鄞縣人。我國首批十八名博士之一。他另闢蹊徑發展瞭量子力學創始人之一狄拉剋的符號法，使得牛頓一萊布尼茨積分擴展到對狄拉剋符號所組成的投影算符積分的新領域，彆開生麵地促進瞭量子力學錶象與變換論的發展，尤其是他建立的連續變量糾纏態錶象有廣泛的物理應用。範洪義的係列成果有長遠的科學價值及普及教學的意義。

目錄

序
第1章 從牛頓萊布尼茨積分到對狄拉剋符號的積分
1.1 從量子力學的錶象完備性談起
1.2 坐標錶象與動量錶象完備性的純高斯積分形式--範氏形式
1.3 粒子數態波函數推導的新方法
1.4 ｜0>c態
3.9.3 ｜k,q>c錶象中的壓縮
3.10 壓縮參量與平移參量相關的壓縮態
3.11 相應於非簡並參量放大器哈密頓量的熱真空態

第4章 相乾態與壓縮態的威格納函數
4.1 如何直接引入威格納算符與威格納函數
4.2 正定的廣義威格納算符
4.3 從威格納算符到外爾對應規則
4.4 威格納算符的外爾編序形式
4.5 威格納算符的相乾態錶象
……
第5章 雙模壓縮算符與糾纏態錶象
第6章 量子係統中其他典型的壓縮態
第7章 多模壓縮算符與壓縮態
第8章 相乾態，混沌光場和壓縮態在振幅阻尼通道中的退相乾
第9章 光子增加（扣除）壓縮真空態的歸一化
第10章 原子相乾態
第11章 相乾糾纏態
第12章 玻色産生算符的本徵態及其應用
第13章 費米子相乾態與壓縮態
結語

前言/序言

量子信息前沿：從基礎理論到前沿應用 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的量子信息科學導論，重點關注量子力學基礎、量子計算的理論框架以及新興量子技術的前沿進展。全書結構清晰，邏輯嚴謹，力求在保持學術深度的同時，兼顧讀者的可理解性，特彆是對於具有一定物理學或數學背景的初學者和研究人員具有重要的參考價值。 第一部分：量子力學基礎與信息論 本部分係統迴顧瞭量子力學的核心概念，為後續的量子信息理論奠定堅實的數學和物理基礎。 第一章 量子力學的數學框架 本章從希爾伯特空間（Hilbert Space）的嚴格定義齣發，詳細闡述瞭態矢量、算符（Operator）以及演化方程（如薛定諤方程）的數學描述。重點講解瞭狄拉剋符號（Bra-Ket Notation）的用法及其在描述量子態和測量過程中的便利性。此外，還深入探討瞭綫性代數在量子力學中的應用，包括本徵值問題、算符的對易關係以及譜分解定理。對於物理係統而言，對量子態的概率解釋和不確定性原理的數學錶述進行瞭詳盡的論述。 第二章 量子態的描述與演化 本章聚焦於如何描述多粒子係統。首先引入瞭張量積（Tensor Product）的概念，用以構建復閤係統的希爾伯特空間。在此基礎上，詳細區分瞭純態（Pure States）和混閤態（Mixed States），並引入瞭密度算符（Density Operator）作為描述宏觀量子係統的標準工具。本章深入分析瞭量子態的演化，包括幺正演化（Unitary Evolution）和測量過程中的波函數坍縮（Wave Function Collapse）。尤其值得注意的是，本章對量子絕熱演化（Adiabatic Evolution）的物理圖像和數學條件進行瞭細緻的剖析。 第三章 量子信息論基礎 本章將量子力學與信息論相結閤。首先介紹瞭經典信息論中的熵（Shannon Entropy）及其物理意義，隨後引入瞭量子信息論中的核心概念——馮·諾依曼熵（Von Neumann Entropy）和量子互信息（Quantum Mutual Information）。本章對量子比特（Qubit）的概念進行瞭深入探討，並將其作為信息的基本載體。最後，本章介紹瞭量子信道（Quantum Channel）的概念，闡述瞭量子操作對信息的影響，為後續的量子通信和量子糾錯打下基礎。 第二部分：量子計算的核心理論 本部分是全書的理論核心，聚焦於量子計算的邏輯框架、關鍵算法及其實現的可行性分析。 第四章 量子門與量子電路 本章詳細介紹瞭構成量子計算的基本單元——量子門（Quantum Gates）。從單比特門（如Pauli門、Hadamard門）到多比特門（如CNOT門、Toffoli門），詳細分析瞭這些基本門集的完備性。本章通過構建量子電路（Quantum Circuits）的方式，演示瞭如何通過一係列酉變換來實現復雜的量子操作。特彆是對量子糾纏（Quantum Entanglement）的産生和利用，如Bell態的製備，進行瞭深入的數學推導和電路分析。 第五章 量子算法的範式 本章係統介紹瞭幾種具有裏程碑意義的量子算法，並側重於分析其相較於經典算法的加速來源。首先，詳細解析瞭Deutsch-Jozsa算法和Simon算法，揭示瞭量子並行性（Quantum Parallelism）的威力。隨後，本章花費大量篇幅講解瞭Shor算法（因子分解）和Grover算法（搜索問題），並著重分析瞭量子傅裏葉變換（Quantum Fourier Transform, QFT）在這些算法中的核心作用。對於每種算法，都提供瞭詳細的邏輯流程圖和復雜度對比。 第六章 量子誤差修正與容錯計算 量子係統對環境噪聲極其敏感，本章專注於如何對抗這種退相乾（Decoherence）效應。本章首先闡述瞭錯誤的類型，包括比特翻轉錯誤和相位翻轉錯誤。隨後，詳細介紹瞭量子誤差修正碼（Quantum Error Correction Codes）的基本原理，如Shor的9比特碼和Steane碼。本章的核心是邏輯操作的保護機製，即如何在不測量量子態信息的前提下實現對邏輯量子比特的保護和糾錯。容錯量子計算（Fault-Tolerant Quantum Computation）的實現麵臨的挑戰和前沿研究方嚮也在本章進行瞭探討。 第三部分：前沿量子技術與應用 本部分將理論知識應用於具體的物理係統和新興技術領域，展望瞭量子技術在未來科學和工程中的潛力。 第七章 量子測量理論與後選擇 量子測量是連接量子態與經典世界的橋梁。本章深入探討瞭投影測量（Projective Measurement）的物理機製和局限性。在此基礎上，本章引入瞭更精細的測量理論，如弱測量（Weak Measurement）和量子態層析（Quantum State Tomography）的方法論，用以精確重建未知量子態。此外，對“後選擇”（Post-selection）這一概念在量子計算和模擬中的潛在應用進行瞭討論。 第八章 物理平颱與量子模擬器 本章將理論框架與當前的實驗實現平颱相結閤。詳細介紹瞭當前主流的量子硬件平颱，包括超導電路（Superconducting Circuits）、囚禁離子（Trapped Ions）、中性原子（Neutral Atoms）以及光量子係統（Photonic Systems）。對每種平颱的技術優勢、麵臨的擴展性挑戰以及相乾時間限製進行瞭客觀的比較分析。本章還重點介紹瞭量子模擬器（Quantum Simulators）的概念，即利用一個受控的量子係統來研究另一個難以處理的物理係統的行為，特彆是其在凝聚態物理中的應用前景。 第九章 量子通信與量子網絡 本章探討瞭量子信息如何在空間中傳輸和共享。首先，詳細分析瞭量子密鑰分發（Quantum Key Distribution, QKD）的基本原理，特彆是BB84協議和E91協議的安全性證明。隨後，本章深入研究瞭量子隱形傳態（Quantum Teleportation）的過程，並解釋瞭其對糾纏資源依賴的本質。最後，展望瞭構建大規模量子互聯網所需的關鍵技術，如量子中繼器（Quantum Repeaters）和糾纏分發網絡。 結論與展望 全書在總結當前量子信息科學的成就後，對未來研究方嚮進行瞭展望，特彆指齣瞭在實現大規模、高保真度量子計算和構建魯棒量子網絡方麵仍需剋服的重大科學和工程難題。本書緻力於提供一個堅實的理論基礎，引導讀者深入探索量子世界的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

對於一名物理學研究生來說，這本書簡直是為我們量身定做的“武功秘籍”。它沒有過多糾纏於繁瑣的數學推導細節，而是聚焦於物理圖像的構建和核心思想的傳遞。我特彆欣賞作者在引入新概念時所采用的循序漸進的策略，比如，從經典的電磁場理論齣發，如何自然而然地過渡到量子化的光子場，這種“曆史感”的敘述方式，使得知識的內在邏輯性得到瞭極大的強化。書中對“測量”這一行為在量子態演化中所扮演角色的討論，角度非常刁鑽且富有啓發性，它迫使讀者重新審視那些習以為常的物理操作。整體的寫作風格偏嚮於一種冷靜、精確的科學敘事，但字裏行間又流露齣對物理世界深刻之美的熱愛。讀完後，我感覺自己對量子噪聲抑製和量子傳感的理解提升瞭一個層次，不再是死記硬背公式，而是真正理解瞭“為什麼”要用壓縮態來實現這些目標。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版也令人耳目一新，這種對細節的關注，往往是優秀學術著作的標誌。內容上，我對其中關於壓縮態在引力波探測中的應用前景的探討深感興趣。作者並未將此停留在理論推演層麵，而是結閤瞭當前LIGO/Virgo等實驗的實際挑戰，分析瞭壓縮態光如何提供突破性的信噪比提升。這種將基礎理論與尖端工程應用緊密結閤的方式，極大地提高瞭本書的實用價值和前沿性。此外，書中對高斯量子態的係統性分類和性質分析，結構清晰，便於檢索和迴顧。它提供瞭一種對量子場進行“分類學”的視角，讓人對不同量子態之間的關係一目瞭然。與其他同類書籍相比，這本書的優勢在於其對“製備”和“應用”這兩大環節的權重分配更閤理，避免瞭純理論堆砌的弊端。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏把握得非常到位，讀起來幾乎沒有什麼“冷場”。它不像某些專業書籍那樣，上來就是一堆定義和公理，而是通過一係列精心設計的物理場景，將讀者自然而然地引入到相乾態與壓縮態的對比之中。我尤其喜歡作者在討論非經典光場特性時，所使用的那些富有畫麵感的描述，比如“被馴服的量子噪聲”或者“不對稱的量子漲落雲”，這些比單純的數學錶達式更能激發讀者的想象力。在關於量子信息傳輸效率的章節中，作者巧妙地引入瞭信息論的觀點，將純粹的物理問題提升到瞭信息處理的高度，拓寬瞭讀者的視野。雖然涉及的物理深度不淺，但作者似乎總能找到一種平衡點，使得即使是初次接觸這些概念的讀者，也能跟上節奏而不至於迷失方嚮。這套邏輯鏈條的構建，體現瞭作者極高的教學功力。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，我感覺這本書像是在一位經驗極其豐富的導師的帶領下，進行瞭一次深入淺齣的“量子態漫遊”。作者的語言風格既有學術的嚴謹性，又不失一種溫和的引導性，非常適閤自我學習。特彆是對量子隨機性和不確定性原理的重新詮釋，簡直是點睛之筆，它不是簡單地重復教科書上的錶述，而是賦予瞭這些基本原理更深層次的物理內涵，尤其是當這些原理與壓縮態的“噪聲不對稱性”相結閤時。我發現自己對光子數不確定性與相位不確定性之間的權衡有瞭全新的認識。整本書的敘事主綫非常清晰，從最基本的光場量子化，到復雜的非綫性相互作用，再到最終實現對量子噪聲的精細控製，每一步都過渡得毫不生硬，體現瞭作者對整個學科脈絡的瞭然於胸。

評分☆☆☆☆☆

這本《從相乾態到壓縮態》讀起來真是一場思想的盛宴。作者對量子光學和量子信息領域的深刻洞察力令人贊嘆，尤其是在處理那些極其抽象的概念時，他總能找到一種既嚴謹又易於理解的敘述方式。我印象最深的是他對量子噪聲的深入剖析，那種將理論框架與實際實驗觀察巧妙結閤的筆法，讓原本晦澀的數學模型變得鮮活起來。書中的圖錶設計也非常精妙，那些復雜的演化過程被清晰地可視化，極大地降低瞭理解門檻。可以說，這本書不僅僅是一本教科書，更像是一份詳盡的“思想地圖”，引導讀者從最基礎的量子場論概念齣發，逐步攀登到對前沿量子態的掌握。特彆是對壓縮態的介紹，那種對光場量子特性的精細調控的描繪，讓人對未來量子測量技術充滿期待。我對其中關於如何利用非綫性光學過程來製備這些特殊量子態的章節格外著迷，作者對此的處理詳略得當，既有理論的深度，又不乏實際操作的啓發性。

評分☆☆☆☆☆

行

評分☆☆☆☆☆

科大老師的教材，主要關於量子光學的理論。

評分☆☆☆☆☆

雖然不是做這個方嚮,不過可以留著慢慢讀.

評分☆☆☆☆☆

範哥的又一本力作，範哥的書太多瞭，當範哥粉絲不易啊

評分☆☆☆☆☆

雖然不是做這個方嚮,不過可以留著慢慢讀.

評分☆☆☆☆☆

行

評分☆☆☆☆☆

行

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

範哥的又一本力作，範哥的書太多瞭，當範哥粉絲不易啊