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出版者:清华大出版社

作者:范钦珊

出品人:

页数:314

译者:

出版时间:2004-1

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302072591

丛书系列:高等院校力学教材

图书标签:

• 材料力学
• 工程力学
• 固体力学
• 结构力学
• 力学
• 教材
• 理工科
• 大学教材
• 工程教育
• 应力分析

好的，这是一份关于《量子信息与计算》的图书简介，旨在详细介绍该领域的核心内容，同时避免提及您提到的《材料力学》。 --- 《量子信息与计算：原理、算法与实现》 内容简介 《量子信息与计算：原理、算法与实现》是一部全面深入探讨量子力学在信息处理领域应用的权威著作。本书旨在为物理学、计算机科学、数学以及工程学等相关专业的学生、研究人员和工程师提供一个坚实的理论基础和前沿的实践指导。全书涵盖了从量子力学的基本原理出发，构建量子信息框架，直至当前量子计算硬件实现和前沿算法设计的广阔图景。 第一部分：量子力学的基石与信息基础 本书伊始，我们首先回顾了经典信息论的基本概念，如熵、信道容量等，为后续与量子世界的对比做铺垫。随后，深入探讨了支撑整个量子信息领域的核心物理学原理。这部分内容详细介绍了量子力学的数学结构，包括希尔伯特空间、算符、态矢量、波函数演化等。特别强调了量子叠加原理和量子纠缠——这两个区别于经典系统的核心特性。 我们系统地阐述了如何使用量子比特（Qubit）来编码信息，并详细分析了单比特和多比特系统的状态描述、测量概率以及信息的演化。通过对泡利矩阵和张量积的深入解析，读者将能够熟练地掌握量子态的代数表示方法。此外，本书对量子测量理论进行了细致的剖析，解释了测量过程如何导致波函数坍缩，以及由此带来的信息获取的随机性和不确定性，这是理解量子算法难点所在的关键。 第二部分：量子信息处理的基本操作与度量 在奠定了基础之后，本书转向了量子信息处理的“操作层面”。我们详尽地介绍了量子门的概念，将其视为对量子态进行幺正演化的基本操作单元。从单比特的旋转门（如X, Y, Z, H门）到多比特的受控门（如CNOT, SWAP门），我们不仅描述了它们的矩阵形式，更重要的是阐释了它们在构建复杂量子电路中的作用。特别是对CNOT门的深入讨论，因为它被证明是实现通用量子计算不可或缺的基本门集之一。 本部分还专门辟章节讨论了量子信息的核心资源——量子纠缠。我们引入了诸如纠缠度、纠缠熵等量化指标，用以衡量系统内部关联的强度。纠缠不仅仅是一种奇特的物理现象，更是量子隐形传态、超密编码等高级信息协议得以实现的物理基础。我们详细推导了量子隐形传态（Quantum Teleportation）的完整过程，展示了如何利用预共享的纠缠资源，仅通过经典通信便能传输未知的量子态。 第三部分：量子计算的理论框架与核心算法 量子计算的巨大潜力源于其能够并行处理海量信息的特性。本书的第三部分聚焦于如何利用这种潜力设计高效的算法。我们首先介绍了量子电路模型，这是目前最主流的计算模型，并探讨了通用量子计算的充分必要条件。 随后，本书以相当大的篇幅详细讲解了几个里程碑式的量子算法： 1. Deutsch-Jozsa 算法：作为第一个展示量子计算优于经典计算的范例，它清晰地揭示了量子并行性的威力。 2. Simon 算法：进一步巩固了量子算法在特定问题上的指数级加速能力。 3. Shor 算法：详细剖析了其核心的量子傅里叶变换（QFT）以及如何利用其周期寻找能力，高效地解决大数因子分解问题，及其对现代密码学构成的潜在挑战。 4. Grover 搜索算法：系统阐述了如何通过优化搜索路径，实现对无序数据库的平方加速。 对于每一个算法，本书都力求做到原理讲解深入、数学推导严谨，并结合具体的量子电路图示，使读者能够清晰理解算法的每一步操作及其加速的来源。 第四部分：量子信息处理的前沿方向与物理实现 认识到理论与实践之间的鸿沟，本书的最后部分将视角投向了量子信息处理的前沿研究领域和正在进行的工程尝试。 在理论前沿方面，我们探讨了量子纠错码，这是实现容错量子计算的关键技术，介绍了如表面码（Surface Codes）等前沿编码方案，以及它们如何通过冗余编码来抵御环境噪声。此外，还简要介绍了变分量子本征求解器（VQE）等近场含噪量子（NISQ）时代的混合量子-经典算法。 在物理实现方面，本书客观地分析了当前主流的量子硬件平台的优缺点和技术瓶颈。我们分别对基于超导电路、囚禁离子、光子、中性原子阵列以及拓扑量子比特等不同架构的原理、操控技术、退相干机制和可扩展性潜力进行了深入的比较和评估。这种对物理实现的深入讨论，有助于读者理解当前技术限制和未来发展方向。 结语 《量子信息与计算：原理、算法与实现》不仅是一本教科书，更是一座连接基础物理学与未来信息技术的桥梁。通过系统、详尽的论述，本书致力于培养读者扎实的理论素养，使其能够站在信息科学的最前沿，参与到下一代计算范式的构建与探索中。本书的深度和广度使其成为任何渴望掌握这一颠覆性技术领域核心知识的专业人士的必备参考书。

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说实话，这本书的排版和装帧设计，完全不像是一本理工科的严肃著作，更像是一本精心策划的艺术品。它的字体选择非常考究，粗细搭配得当，阅读起来眼睛非常舒适，即使连续阅读几个小时，也鲜少有那种视觉疲劳感。我尤其欣赏作者在章节过渡时所采用的那些小小的“思考题引子”。它们不是那种直接要求计算的习题，而是更偏向于概念性的发问，比如“如果我们将这个梁的横截面换成一个空心圆环，你预期它的抗扭刚度会有怎样的变化，背后的能量解释是什么？”这种提问方式，极大地激发了读者的主动探索欲。我常常在读完一个理论后，会立刻合上书，在草稿纸上尝试自己推导一遍，或者尝试用更直观的物理图像去解释那个数学表达式。这本书的魅力就在于，它在给你知识的同时，也在潜移默化地训练你的工程直觉。而且，这本书在引用参考文献和历史背景介绍上也做得非常到位，很多关键理论的提出者和实验背景都被详尽地描述出来，这让整个学科体系变得立体起来，不再是一堆孤立的定律集合，而是人类智慧不断试错和完善的历史进程的体现。

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我是一个对工程细节有着近乎偏执追求的人，所以在阅读技术类书籍时，最怕遇到那种只谈理论，不接地气的“空中楼阁”。然而，这本书在这方面的处理上达到了一个近乎完美的平衡。它深入剖析了各种失效模式，比如疲劳裂纹的萌生与扩展，蠕变在高应力下的行为表现，以及冲击载荷下的动态响应。但更棒的是，作者没有止步于理论模型的建立，而是花了大量的篇幅去讨论这些模型在实际工程案例中的局限性，以及在设计裕度确定时的实际考量。书中穿插的那些案例分析，比如某桥梁的屈曲问题，或者某航空部件在极端温度下的性能衰减，都配有非常细致的图表数据，这些数据不是那种理想化的直线或曲线，而是充满了真实世界噪声的“毛刺”，这让我更能体会到工程实践的复杂性。它教会我的，是如何在不完美的信息和有限的资源下，做出一个“足够好”且安全的工程决策，这比死记硬背几个安全系数的数值要重要得多。

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从结构上看，这本书的章节安排极具逻辑性，像一个精心设计的迷宫，引导你从宏观走向微观，再从静力学走向动力学，最终汇聚到复合材料和非线性问题的探讨。我特别喜欢它在介绍本构关系时所采用的对比手法。比如，当我们刚掌握了线弹性模型的精髓后，作者立刻会引入弹塑性模型，然后详细对比两者在应力松弛和应变硬化上的核心差异点，并通过对比，反衬出各自适用范围的边界。这种“先立后破”的讲解策略，让新知识的建立建立在对旧知识的深刻理解之上，极大地减少了知识点之间的割裂感。更重要的是，这本书的索引和术语表做得极为详尽，这对于我这样需要频繁回查特定概念的研究者来说，简直是福音。我甚至能感觉到作者在编写这本书时，是抱着一种“让后学者少走弯路”的强烈愿望，这使得整本书的阅读体验从一开始的挑战，逐渐转变为一种享受和持续的探索。

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这本书的语言风格非常独特，它有一种英式幽默和严谨的科学态度完美融合的韵味。在解释一些复杂的偏微分方程推导时，作者会突然冒出一句类似“让我们暂时放下这些复杂的积分，想象我们正在用勺子搅拌一杯浓稠的布丁”的比喻，这种突如其来的生活化描述，瞬间就打破了公式带来的压迫感。我感觉这不像是某个学院派教授写的，倒像是一位在工业界摸爬滚打多年后，决定把毕生心血凝练成册的智者。阅读过程中，我发现自己不仅是在学习力学知识，更是在学习一种看待问题的哲学——即“简化”与“真实”之间的辩证关系。如何选择最恰当的简化假设，如何在保证计算可行性的前提下，最大程度地贴近材料的真实行为，这是贯穿全书的核心线索。这种高阶的思维训练，是市面上很多纯粹的计算手册类书籍所无法给予的。

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这本书拿到手的时候，光是封面那厚重的质感就让人肃然起敬，感觉里面装的绝对是硬核干货。我一开始是带着点忐忑的心情翻开的，毕竟大学里啃那些理论啃得焦头烂额的经历还历历在目。然而，这本书的叙事方式却出乎我的意料。它没有上来就抛一堆让人望而生畏的公式，而是像一位经验丰富的老工程师在跟你娓娓道来，从最基础的受力分析讲起，那种循序渐进的引导，让我感觉自己像是在亲手搭建一个微缩结构，每一步都踏实而清晰。特别是对材料内部微观结构与宏观力学性能之间关系的探讨，简直是醍醐灌顶。我以前总觉得那些力学模型是凭空想象出来的，但作者巧妙地将晶体结构、位错运动这些概念融入进去，瞬间让那些抽象的应力应变曲线变得有血有肉，仿佛能看到材料在受力时内部究竟发生了怎样的“搏斗”。这本书的图解部分也做得极其出色，那些剖面图、矢量图，都不是那种标准的、冷冰冰的教科书插图，而是充满了设计感，能让人一眼就抓住问题的核心所在。读完前几章，我对于“为什么这种材料适合用在这里”这个问题，有了一种前所未有的深刻理解，不再仅仅停留在“手册上说”的层面。

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