量子計算與量子信息原理（第一捲：基本概念） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王文閣，李保文 譯

圖書標籤:

• 量子計算
• 量子信息
• 量子力學
• 物理學
• 計算機科學
• 信息科學
• 量子算法
• 量子糾纏
• 量子比特
• 量子原理

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030304537

版次：1

商品編碼：11783338

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2015-09-01

用紙：膠版紙

頁數：220

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：本科高年級學生，研究生
《現代物理基礎叢書33·量子計算與量子信息原理· 捲:基本概念》可作為物理學、數學和計算機科學等學科的本科生和研究生的“量子計算與量子信息導論課”的教材，也可供相關專業的教師和科研人員參考。

內容簡介

《現代物理基礎叢書33·量子計算與量子信息原理· 捲:基本概念》是Giuliano Benenti，Giulio casati和Giuliano Strini閤著的Principles of Quantum Coreputation and Information I的中譯本，前兩章簡介量子力學與經典計算的基本內容，並不需要讀者事先掌握量子力學或者經典計算的知識；後兩章討論量子計算和量子信息領域的主要成果，《現代物理基礎叢書33·量子計算與量子信息原理· 捲:基本概念》內容深入淺齣，層次分明，參考文獻豐富，並附有大量習題與答案。

目錄

中譯本序
譯者序
序言
引言與概述
第1章經典計算導論
1.1圖靈機
1.1.1圖靈機上的加法運算
1.1.2 Church—圖靈命題
1.1.3通用圖靈機
1.1.4概率圖靈機
1.1.5停機問題
1.2計算的綫路模型
1.2.1二進製算術
1.2.2基本邏輯門
1.2.3通用經典計算
1.3計算復雜性
1.3.1復雜類
1.3.2Chernoff界限
1.4對動力學係統性質的計算
1.4.1確定性混沌
1.4.2算法復雜性
1.5能量和信息
1.5.1麥剋斯韋妖
1.5.2 Landauer原理
1.5.3從信息提取功
1.6可逆計算
1.6.1 Toffoli門和Fredkin門
1.6.2颱球計算機
1.7參考資料指南
第2章量子力學引論
2.1 Stern—Gerlach實驗
2.2楊氏雙縫實驗
2.3綫性矢量空間
2.4量子力學基本假設
2.5 EPR佯：謬和貝爾不等式
2.6參考資料指南
第3章量子計算
3.1量子比特
3.1.1 Bloch球
3.1.2量子比特態的測量
3.2量子計算的綫路模型
3.3單量子比特門
3.4受控門和糾纏的産生
3.5通用量子門
3.6幺正誤差
3.7函數賦值
3.8量子加法器
3.9 Deutsch算法
3.9.1 Deutsch—Jozsa問題
3.9.2Deutsch算法的推廣
3.10量子搜索
3.10.1從4個條目中尋找一個
3.10.2從N個條目中找齣一個
3.10.3幾何圖像
3.11量子傅裏葉變換
3.12量子相位估計
3.13本徵值與本徵函數求解
3.14周期求解與Shor算法
3.15動力學係統的量子計算
3.15.1薛定諤方程的量子模擬
3.15.2量子麵包師映射
3.15.3量子鋸齒映射
3.15.4動力學局域化的量子計算
3.16在實驗上的首次實現
3.16.1利用自鏇量子比特實現的基本邏輯門
3.16.2量子計算的首次實現綜述
3.17參考資料指南
第4章量子通信
4.1經典密碼術
4.1.1 Vernam密碼
4.1.2公鑰密碼係統
4.1.3 RSA方案
4.2不可剋隆定理
4.3量子密碼術
4.3.1 BB84方案
4.3.2 E91方案
4.4密集編碼
4.5量子隱形傳態
4.6實驗狀況概述
4.7參考資料指南
習題答案
主要參考文獻
索引

跨越經典的邊界：現代計算的基石與信息革命的先聲 圖書簡介 本書並非一本關於量子計算與量子信息原理的入門指南，它也無意涉獵量子力學的基礎公設、薛定諤方程的求解，或是對量子比特（Qubit）的嚴謹數學定義進行闡述。相反，我們將在一個更加宏大且更具前瞻性的視角下，探討構成現代信息技術範式轉換的根本驅動力——那些潛藏於經典物理極限之外的、對計算與信息本質的深刻洞察。 本書旨在提供一個非技術性的、哲學性與應用導嚮兼具的論述框架，聚焦於我們正在跨越的這場計算革命的宏觀背景、社會影響、以及它對傳統科學思維模式的衝擊。我們關注的不是如何編寫量子電路，而是為何我們需要構建量子電路；不是如何實現量子糾錯，而是錯誤本身在量子信息世界中意味著什麼。 第一部分：經典計算的黃昏與信息熵的邊界 在深入探討超越經典計算的可能性之前，我們首先需要對當前的計算範式進行一次批判性的審視。本書的開篇將深入剖析圖靈機模型所奠定的理論基礎，以及它在麵對現實世界復雜性問題時的固有局限性。我們不會重述圖靈機的工作原理，而是著眼於其計算能力與物理資源的約束。 我們探討信息論的奠基工作，特彆是香農的信息熵概念。經典信息的度量方式，其內在的局域性與確定性假設，是如何在處理如材料科學中的分子模擬、藥物研發中的構象空間搜索，或復雜金融係統中的不確定性建模時顯得力不從心。我們將分析“組閤爆炸”現象的本質——它並非算法效率低下的産物，而是經典信息處理結構固有的冗餘與低效的體現。 此外，本書將迴顧計算復雜性理論中“P對NP”問題的哲學意義。我們探討的是，在計算資源（時間與空間）無限的前提下，哪些問題從根本上就是“難以解決”的，以及這種“難”是否是宇宙定律的一部分，還是我們現有工具箱的局限性？本書將側重於討論“可計算性”的哲學邊界，而非復雜性類的嚴格數學定義。 第二部分：新計算範式的湧現：從物理原理到範式轉移 本部分將跳過量子力學的微觀描述，直接考察信息如何在物理係統中被錶示、存儲和演化的全新範式。我們關注的不是量子態的疊加性本身，而是疊加性所帶來的並行性潛力與指數級狀態空間的錶達能力。 我們將討論的焦點是信息載體的“密度”。如果經典比特隻能存儲“是”或“否”的單一信息，那麼信息載體如何纔能在不增加物理尺寸的前提下，承載更豐富、更深層的背景關聯性？我們將以類比的方式，描述信息如何在多維空間中同時被編碼和處理，這種處理方式如何繞過瞭經典馮·諾依曼架構的瓶頸。 更重要的是，我們探討的是計算的“物理性”迴歸。經典計算在很長一段時間內被視為一種純粹的邏輯操作，與底層物理實現相對解耦。本書則強調，新的計算範式是深度嵌入於物理定律之中的。這種嵌入性意味著，隻有當我們理解瞭信息與物質在最基本層麵的互動時，纔能解鎖更強大的計算能力。我們將審視這種“信息即物理”的觀點如何重塑我們對算法設計的直覺。 第三部分：信息洪流中的新秩序：數據與知識的未來形態 當我們展望量子計算的潛在影響時，本書將聚焦於信息科學的倫理、安全與知識發現的變革。我們不會討論Shor算法或Grover算法的具體數學步驟，而是探討它們對現代安全基礎設施構成的根本性威脅，以及隨之而來的“後量子密碼學”的戰略需求。信息安全將不再是關於密鑰長度的競爭，而是關於信息物理性質的根本性對抗。 在知識發現領域，本書將探討量子信息處理能力如何重新定義“建模”的含義。例如，在材料科學中，我們不再需要簡化或近似分子的電子結構，而是可以直接模擬其真實演化。這種“精確模擬”的能力，將徹底改變新材料的發現過程，從依賴經驗試錯轉嚮基於第一性原理的精準設計。 最後，我們將討論信息處理的哲學含義。當計算的復雜度不再受限於指數增長，而是受限於物理定律的可行性時，人類對“可解性”的認知將被重塑。我們如何定義智能、如何理解復雜係統的湧現性，都將受到這種新計算能力的啓發和挑戰。本書將以對未來計算生態的宏觀預測收尾，強調這場變革的跨學科性質——它不僅僅是物理學和計算機科學的交匯，更是對哲學、經濟學乃至人類認識論的深刻重構。 本書為那些對計算的終極潛力抱有好奇心，並希望理解這場技術浪潮背後深層邏輯與社會意義的讀者而寫。它提供的是一幅路綫圖，而非一本操作手冊。

評分☆☆☆☆☆

盡管我的專業背景並非直接與量子科學相關，但我一直以來都對那些顛覆我們傳統認知的科學理論充滿好奇。這本書的齣現，恰好滿足瞭我對量子計算和量子信息領域“入門”的強烈願望。我不是一個急於求成的人，更傾嚮於從基礎入手，紮實地理解每一個概念。我尤其對書中關於“經典信息與量子信息”的對比，以及“量子比特作為信息載體”的初步探討感到興奮。我設想，作者會以一種循序漸進的方式，從最基本的定義齣發，逐步引入更復雜的概念。這本書的篇幅雖然不小，但內容涵蓋的廣度和深度預示著它將是一本不可多得的參考資料。我希望通過閱讀這本書，能夠構建起對量子計算的初步認知，瞭解其核心思想以及與傳統計算的根本區彆，甚至能夠對量子信息處理的基本操作有一個初步的瞭解。我期待這本書能夠為我揭示一個全新而迷人的科學世界。

評分☆☆☆☆☆

一本引人入勝的讀物，雖然我還沒來得及深入研究，但僅僅翻閱目錄和序言，就已經能感受到它深厚的學術底蘊和作者的嚴謹態度。我尤其對書中“量子糾纏的奇妙特性”這一章節充滿瞭好奇，想象著它將如何揭示那些令人費解卻又充滿潛力的量子現象。我是一名對科學前沿充滿熱情的研究生，平時接觸的都是一些偏應用方嚮的內容，這次選擇這本經典之作，也是希望能從最根本的原理上夯實自己的知識基礎。書中的一些術語，例如“疊加態”、“酉變換”等，雖然在一些科普文章中有所耳聞，但總覺得隔靴搔癢，缺乏係統性的理解。我期待這本書能夠以一種清晰易懂但又不失嚴謹的方式，帶領我走進量子世界的奇妙旅程，讓我能夠真正掌握這些基礎概念，為日後更深入的研究打下堅實的基礎。這本書的排版也很舒適，字號大小適中，頁麵留白閤理，這對於長時間閱讀來說至關重要，能夠有效減輕閱讀疲勞。我非常看好這本書的價值，相信它能成為我學術道路上的一位重要夥伴。

評分☆☆☆☆☆

作為一名初次接觸量子計算領域的愛好者，我被這本書的封麵設計所吸引，那簡潔而富有深度的圖案仿佛預示著一個全新的宇宙。我目前的工作與傳統計算息息相關，但隨著人工智能和大數據時代的飛速發展，我越來越意識到傳統計算模式可能存在的瓶頸，而量子計算的齣現，無疑給我打開瞭一扇通往未來的窗戶。雖然我並沒有選擇直接閱讀所有章節，但我隨機翻閱瞭關於“量子比特的錶示方法”以及“量子門操作的初步介紹”的部分，感覺作者在梳理這些復雜的概念時，力求做到邏輯清晰、循序漸進。我特彆欣賞書中可能存在的圖示和類比，這對於理解抽象的量子概念至關重要。我希望能從這本書中獲得對量子計算最基礎的認知，瞭解它與經典計算在本質上的區彆，以及它可能帶來的顛覆性變革。我希望這本書能幫助我構建起一個初步的知識框架，讓我能夠更自信地去探索這個新興領域，甚至在未來的職業發展中找到新的可能性。對我來說，這是一次充滿期待的探索之旅，而這本書，無疑是我的啓航指南。

評分☆☆☆☆☆

這是一本厚重的著作，散發著知識的沉澱感，雖然我纔剛剛開始閱讀，但它的氣場已經讓我肅然起敬。我是一名對物理學有著深厚興趣的業餘愛好者，一直以來都對那些看似“反直覺”的量子現象感到著迷。從“概率波”到“測量問題”，再到“不確定性原理”，這些概念都深深地吸引著我，讓我渴望更深入地理解其背後的邏輯。這本書的序言中提及瞭量子信息科學的發展曆程，這讓我對這個領域的演進有瞭更宏觀的認識。我希望這本書能夠以一種既能滿足我求知欲，又能保持一定科學嚴謹性的方式，來闡述量子世界的基本規律。我對書中關於“量子態的演化”和“量子疊加與糾纏的數學描述”的章節尤為關注，期待它能為我揭示這些現象的本質。即使對於非專業人士，這本書的語言風格也顯得相當平易近人，這一點非常難得，讓我感覺自己能夠駕馭這些復雜的概念。我深信，這本書將為我打開一扇認識宇宙更深層奧秘的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我一種踏實的感覺，仿佛一位經驗豐富的導師，正準備引領我走進一個充滿挑戰卻又無比迷人的知識領域。我是一名軟件工程師，雖然日常工作主要圍繞著經典算法和數據結構，但我對未來計算的可能性有著強烈的預感。我深知，隨著計算需求的不斷增長，傳統的計算模式終將麵臨瓶頸，而量子計算的齣現，則為解決這些難題提供瞭全新的思路。我尤其對書中關於“量子態的疊加原理”和“量子糾纏的非定域性”的初步介紹充滿瞭期待。我希望這本書能夠以一種清晰、邏輯嚴謹的方式，為我揭示量子計算與量子信息在根本上的不同之處，以及它們所依賴的核心物理原理。我不是一個隻滿足於錶麵現象的人，我更希望能夠理解這些概念的背後含義，並為將來可能涉及到的量子算法和應用打下基礎。這本書的詳細程度，讓我相信它能夠滿足我對知識的深度渴望，成為我探索這個前沿領域的一本重要工具書。