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出版者:北京大学出版社

作者:王文明

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-03-01

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787301054857

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 网络原理
• 数据通信
• TCP/IP
• 网络协议
• 计算机科学
• 通信工程
• 网络技术
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• 考研

《量子纠缠与信息传输的理论前沿》 作者： 李明德 博士 出版社： 启明科学出版社 ISBN： 978-7-5091-XXXX-X 页数： 680页 --- 内容简介 本书深入探讨了当前物理学和信息科学交叉领域中最具革命性的课题之一——量子纠缠现象在信息传输中的应用潜力与理论极限。全书围绕量子力学的基本原理展开，系统梳理了量子纠缠的生成、操控以及其在构建下一代通信和计算范式中的核心作用。我们旨在为高级研究人员、理论物理学者以及对信息科学前沿有浓厚兴趣的工程师提供一部既具深度又具前瞻性的参考著作。 本书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到尖端实验验证的多个层面，避免了对现有经典通信模型的简单修补或替代性描述，而是完全聚焦于量子态的独特特性如何重塑我们对信息传输的认知。 第一部分：量子力学基础与纠缠的数学描述 本部分首先回顾了量子力学的核心公设，特别是关于态矢量空间、算符的表示方法，为理解纠缠现象奠定严格的数学基础。 第一章：量子态空间与张量积 详细阐述了复合系统的量子态是如何通过希尔伯特空间的张量积构造出来的。重点分析了直积态与不可约表示之间的本质区别。引入了密度矩阵的概念，并深入讨论了在有限维度系统（如量子比特）中，如何用密度矩阵来描述纯态和混合态。 第二章：纠缠的定义与量度 本书对“纠缠”这一概念进行了精确的数学定义，区分了乘积态（Product States）和纠缠态（Entangled States）。核心内容在于对纠缠度量的介绍：引入了冯·诺依依曼熵（Von Neumann Entropy）作为衡量纠缠强度的重要指标，并讨论了其他更细致的度量，如纠缠见值（Entanglement Witness）和纠缠保真度（Entanglement Fidelity）。详细分析了贝尔态（Bell States）的特殊地位及其在实验验证中的关键作用。 第三章：纠缠的动力学演化 考察了开放量子系统中的动力学。本章分析了环境噪声（退相干，Decoherence）如何影响纠缠态的保持时间。引入了林布雷德方程（Lindblad Equation）来描述量子态随时间的变化，并探讨了如何通过设计特定的哈密顿量或外部场来抑制或反转退相干过程，以延长纠缠的相干时间。 第二部分：量子信息传输的核心协议 本部分将理论抽象转化为可操作的通信范式，重点介绍利用量子特性实现信息传输的突破性协议。 第四章：量子隐形传态（Quantum Teleportation） 这是全书最核心的应用章节之一。详细解析了隐形传态的完整理论框架：利用一对预先共享的纠缠对，如何将一个未知量子态从发送方精确地转移到接收方。着重分析了该过程对经典信道的需求，以及为什么这并非“超光速通信”的实现途径，而是基于量子不可克隆定理（No-Cloning Theorem）的巧妙利用。 第五章：量子隐秘共享（Quantum Secret Sharing） 探讨了如何利用多粒子纠缠态（如GHZ态）来分配密钥或秘密信息，确保即使部分参与者串通，也无法完全获取秘密。本章深入讨论了方案的安全性证明，侧重于信息论视角下的安全保障。 第六章：量子纠错码（Quantum Error Correction Codes） 鉴于量子态极易受干扰，本章专门探讨了保护量子信息的方法。介绍了表面码（Surface Codes）和CSS码（Calderbank-Shor-Steane Codes）等主要构造。详细解释了它们如何通过冗余编码，将逻辑量子比特编码到多个物理量子比特中，实现对位翻转和相位翻转错误的联合检测与修复。 第三部分：前沿实验技术与理论极限 最后一部分将目光投向实验前沿和未解决的理论难题，探讨超越经典极限的可能性。 第七章：纠缠的实验制备与操控 本章回顾了实现稳定纠缠态的主要实验平台，包括超导电路、囚禁离子、光子系统以及拓扑量子比特。详细比较了不同平台的优缺点，特别关注了固态系统中纠缠门操作的保真度（Fidelity）与重复性。 第八章：多体纠缠与复杂系统 超越双体纠缠，本章研究了三个或更多粒子组成的纠缠态（如GHZ态、W态）的特性及其对信息处理的影响。讨论了如何利用多体纠缠来提高集体传感的精度（如增强型计量，Quantum Metrology），并探讨了其在复杂量子模拟中的应用。 第九章：量子信息传输的非局域性与相对论约束 本章回归到基础物理的哲学层面。深入分析了贝尔不等式（Bell Inequalities）的物理意义，并将其作为区分经典关联与量子关联的实验判据。最后，通过严谨的逻辑论证，阐述了量子力学与狭义相对论的兼容性，强调尽管量子关联是非局域的，但信息传递的速度仍然受到光速的严格限制。 --- 目标读者 本书适合具备扎实的线性代数、微积分基础，并对量子力学有初步了解的物理学研究生、博士后研究人员，以及致力于开发下一代安全通信和量子计算技术的工程师和研究人员。阅读本书前，建议读者对经典通信理论有基本概念，但这并非硬性要求，因为本书内容聚焦于量子领域的独特性。 本书特点 1. 理论深度与严谨性： 所有核心概念均以数学形式严格定义和推导，避免模糊的定性描述。 2. 聚焦前沿： 完全回避了对经典信息理论（如香农定理）的详细复述，而是专注于量子信息领域特有的挑战和机遇。 3. 前瞻视野： 紧密结合最新的实验进展，探讨了从理论设想到工程实现之间的关键瓶颈。

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坦白说，最初我对这本厚厚的著作心存畏惧，担心内容过于学术化，阅读门槛过高。但《计算机网络原理》成功地打破了这种刻板印象。作者的语言风格非常平易近人，即便是描述像拥塞控制（如TCP Tahoe、Reno、CUBIC）这样复杂的动态过程，也能用非常直观的数学模型和图示来辅助说明，完全没有那种高高在上的学术腔调。它像一位经验丰富的导师，耐心地引导你从最基础的比特流开始，逐步搭建起对整个互联网世界的认知框架。最让我印象深刻的是书中对“公平性”和“效率”这两大网络设计核心矛盾的探讨。作者引导读者思考，为什么我们需要不同的拥塞控制算法，以及它们各自在什么场景下表现更优。这种辩证思维的训练，远比死记硬背协议参数重要得多。这本书提供了一个思考问题的深度和广度，让你在掌握“是什么”的同时，更深入地理解“为什么是这样”，并且能够对未来的网络设计方向进行合理的推测和判断。它真正做到了将“原理”的精髓传授给读者，而非仅仅是信息的罗列。

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我对这本书的另一个深刻印象是其严谨的逻辑推导过程。不同于市面上一些只做表面描述的科普读物，这本书在讲解核心协议时，总是能够步步为营，将读者带入到协议设计的思维过程中去。比如，在讲解面向连接的可靠数据传输机制时，书中不仅详细描述了三次握手和四次挥手的状态转换图，更重要的是，它阐述了“为什么必须是三次握手而不是两次”的底层原因，包括对序列号的确认、防止历史连接残留数据包的干扰等细节。这种追根溯源的讲解方式，极大地满足了我对“知其然更要知其所以然”的求知欲。每当遇到一个看似简单的机制时，作者总能挖掘出其背后巧妙的工程权衡和设计哲学。阅读体验上，这本书的章节组织也体现了极高的专业水准，从低层物理传输到高层应用层的递进结构清晰，章节之间的衔接自然流畅，读起来毫无跳跃感。它构建了一个完整的认知体系，让读者在掌握基础概念的同时，也能够理解各个层次之间是如何协同工作的，这种宏观视野的培养，是其他零散资料无法比拟的。

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这本《计算机网络原理》简直是网络技术爱好者的福音，我刚翻开前几页就被其深入浅出的讲解方式所吸引。作者没有像很多教科书那样堆砌晦涩难懂的术语，而是非常巧妙地将复杂的网络协议和架构，通过生动形象的比喻和贴近生活的案例进行阐述。比如，在讲解TCP/IP协议栈时，作者竟然拿快递物流体系来类比，一下子就把数据包的封装、传输和接收过程讲得明明白白，让人茅塞顿开。我尤其欣赏书中对于OSI七层模型和TCP/IP四层模型的对比分析，不仅清晰地勾勒出两者的异同，还着重强调了在现代网络实践中，TCP/IP模型是如何占据主导地位的，这种理论与实践相结合的叙述方式，极大地增强了学习的代入感。读完关于物理层和数据链路层的章节后，我对网线、光纤以及MAC地址的运作机制有了前所未有的深刻理解，不再是停留在“知道有这么回事”的层面，而是真正理解了数据如何在物理介质上“流动”的奥秘。这本书的图文并茂的处理也做得非常出色，那些精心绘制的拓扑图和流程图，往往能够起到千言万语的作用，让原本抽象的概念瞬间具象化。对于初学者来说，这本书无疑是一盏指路明灯，它没有把我们直接扔进满是专业术语的海洋，而是提供了一艘坚固可靠的小船，让我们得以平稳地探索网络世界的广阔。

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说实话，当我拿起这本书时，我还有点担心内容会过于陈旧，毕竟网络技术日新月异，很多十年前的知识点可能早已被淘汰。然而，让我惊喜的是，《计算机网络原理》在扎实打好基础理论的同时，也对当代网络前沿技术进行了恰如其分的介绍和梳理。书中关于路由选择协议（如OSPF和BGP）的论述，其深度和广度都超出了我的预期。作者没有止步于讲解算法本身，更是深入剖析了互联网骨干网中BGP路由选择的复杂性、策略性以及它如何影响全球数据流向，这一点对于想从事网络运维或架构设计的人来说，简直是黄金级别的知识。此外，书中对新兴的网络虚拟化技术——软件定义网络（SDN）的介绍，也显得非常及时和到位。作者用清晰的逻辑梳理了SDN如何解耦控制平面和数据平面，以及它给传统网络带来的颠覆性变革。这种对经典理论的坚守与对未来趋势的敏锐捕捉相结合的写作风格，使得这本书不仅适合作为入门教材，同样可以作为资深工程师的案头参考书。它提供了一个坚实的知识框架，让读者能够更有效地理解和评估最新的网络技术发展，而不是盲目追逐热点。

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这本书的实战导向性也值得称赞。尽管名为“原理”，但作者似乎深谙技术学习的真谛——纸上得来终觉浅。书中穿插了大量的“实践提示”和“故障排查案例分析”，这些内容极大地提升了这本书的实用价值。例如，在讲解ARP协议时，书中不仅描述了正向解析过程，还详细分析了ARP欺骗攻击的原理和防范措施，并附带了相关的命令行操作示例（虽然未直接给出具体厂商命令，但原理描述极其到位）。在讲解ICMP协议时，作者将Ping和Traceroute工具的使用原理剖析得淋漓尽致，让读者能清晰地知道这些工具在底层实际发送了哪些数据包，接收了哪些反馈信息。对我这种偏好动手实践的学习者来说，这种理论与实操的紧密结合，使得学习不再枯燥。它教会我的不仅仅是协议的标准，更是如何在真实网络环境中运用这些知识来诊断和解决问题。读完这些案例，我感觉自己已经准备好去面对实际网络环境中的各种疑难杂症了。

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