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出版者:高等教育

作者:庞锡涛等修订

出品人:

页数:420

译者:

出版时间:1987-6

价格:17.80元

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isbn号码:9787040051889

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好的，这是一本关于《量子信息科学导论》的图书简介，内容详尽，力求自然流畅： --- 量子信息科学导论 （一部跨越物理学、计算机科学与数学的当代前沿探索指南） 卷首语：信息边界的重塑 我们生活在一个以信息为核心驱动力的时代。从晶体管的诞生到互联网的普及，经典信息论深刻地塑造了现代文明的面貌。然而，当我们深入物质世界的本源——量子力学的领域时，我们发现信息本身也可以拥有全新的、颠覆性的形态。经典比特（0或1）的明确性，在量子世界中被叠加态和纠缠态所取代。这不仅仅是计算速度的提升，更是对“信息”本质的根本性重新定义。 《量子信息科学导论》正是为渴望理解这一深刻变革的读者量身打造的指南。本书旨在为物理学、计算机科学、数学以及工程学等背景的初学者和研究人员，系统地搭建起通往量子信息与计算前沿领域的坚实桥梁。我们聚焦于构建清晰的理论框架，而非仅仅罗列前沿应用，确保读者能够扎实掌握支撑这一新兴学科的基石。 --- 第一部分：量子力学的基本原理与信息载体 (The Quantum Foundations) 本部分是通往量子信息世界的“物理学前言”。我们必须首先理解新的信息载体——量子比特（Qubit）是如何产生的，以及它们遵循何种奇异的规则。 第一章：从经典比特到量子比特 1.1 经典信息回顾： 快速梳理香农信息论中的熵、信道容量和编码的基本概念，为后续的对比做铺垫。 1.2 薛定谔方程与态矢量： 介绍量子力学的核心数学工具——希尔伯特空间，以及态矢量如何描述一个物理系统的全部信息。 1.3 量子比特的定义与表示： 深入探讨单比特的数学结构，使用狄拉克符号（Bra-Ket Notation）进行精确描述。重点讲解叠加态的物理意义及其概率诠释。 1.4 测量与波函数坍缩： 详尽分析量子测量的非幺正演化过程，理解测量在量子信息处理中的不可逆性和随机性。 第二章：量子态的几何与张量积结构 2.1 几何视角：布洛赫球（Bloch Sphere）： 利用三维几何模型直观地展示单量子比特的概率空间，这是理解后续量子门操作的关键。 2.2 多量子比特系统：张量积： 解释如何通过张量积构造双比特、三比特乃至多比特系统的希尔伯特空间，揭示系统复杂度的指数级增长。 2.3 纯态与混合态： 区分对系统整体状态的描述（纯态，由密度算符 $ ho = |psi anglelanglepsi|$ 表示）与我们对其中子系统的了解（混合态，由密度矩阵表示），并介绍冯·诺依曼熵作为信息不确定性的度量。 --- 第二部分：量子动力学与基本操作 (Quantum Dynamics and Gates) 量子信息处理的核心在于对量子态进行可控的、幺正（Unitary）的演化。本部分详细阐述了实现这些演化的基本“工具箱”。 第三章：量子门：幺正变换的操作者 3.1 单比特门： 详细介绍泡利（Pauli）门集 ($X, Y, Z$)，以及它们在布洛赫球上的旋转效果。重点分析Hadamard (H) 门——它是创造叠加态的“魔术钥匙”。 3.2 多比特门与通用性： 引入控制非门（CNOT），解释其作为构建复杂逻辑电路的基础。证明CNOT门与单比特门的组合可以构成通用量子门集，这意味着任何量子计算都可以分解为这些基本操作的序列。 3.3 量子线路图： 学习如何使用标准的线路图符号来表示和分析量子算法的流程。 第四章：量子纠缠：超越定域实在论的联系 4.1 纠缠的数学刻画： 引入可分离态（Separable States）的概念，并定义纠缠态（如贝尔态）——两个或多个量子系统共享的、无法独立描述的整体性。 4.2 贝尔不等式与定域隐变量理论的失效： 通过对贝尔不等式（如CHSH不等式）的阐述，展示量子纠缠如何从根本上违背了我们基于日常经验建立的“定域实在论”观念。 4.3 纠缠作为资源： 阐释纠缠态并非仅仅是物理上的奇特现象，它更是量子计算、量子隐形传态等高级应用中不可或缺的物理资源。 --- 第三部分：量子计算的算法与模型 (Algorithms and Computation Models) 在掌握了基本操作和纠缠概念之后，本部分将展示如何利用这些量子特性来设计超越经典限制的计算范式。 第五章：量子计算模型与电路模型 5.1 量子图灵机与量子线路模型： 形式化定义量子计算的两种主要模型，并探讨它们之间的等价性。 5.2 量子傅里叶变换 (QFT)： 详细推导量子傅里叶变换的数学结构，并展示其在算法中的核心作用，它是Shor算法的加速关键。 5.3 范式算法：Shor算法与Grover搜索： Shor算法： 深入解析其利用周期性原理在因子分解问题上的指数级加速，并讨论其对现代密码学的深远影响。 Grover搜索算法： 解释其如何在无序数据库中实现平方级的加速，并分析其应用范围。 第六章：量子近似优化算法（QAOA）与其他混合模型 6.1 量子退火（Quantum Annealing）： 介绍基于物理过程的优化方法，对比其与通用量子线路模型的异同。 6.2 变分量子本征求解器 (VQE) 与 QAOA： 详细介绍这些量子-经典混合算法的迭代结构，它们是当前NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代最有希望解决化学模拟和组合优化问题的途径。 --- 第四部分：量子信息传输与安全 (Communication and Security) 量子信息科学不仅关乎计算，更关乎如何安全、高效地传输信息。 第七章：量子信息传输协议 7.1 量子隐形传态（Teleportation）： 完整展示如何利用预先共享的纠缠对和经典通信渠道，将一个未知量子态从一处精确传输到另一处，而不破坏原始信息。 7.2 超密编码（Superdense Coding）： 展示如何通过发送一个经典比特来传输两个量子比特的信息，体现了纠缠对信息容量的提升。 第八章：量子密码学与安全基础 8.1 密钥分发（QKD）的原理： 详细介绍BB84协议，核心在于利用不可克隆定理保证窃听者无法在不留下痕迹的情况下获取密钥。 8.2 不可克隆定理（No-Cloning Theorem）： 深入探讨该定理的数学证明及其在信息安全中的绝对基础地位。 8.3 后量子密码学简介： 鉴于Shor算法的威胁，简要介绍目前正在研究的基于格、编码或哈希函数的抗量子攻击的经典密码学方案的背景。 --- 结语：展望未来 《量子信息科学导论》旨在为读者提供一个清晰的路线图，从基础的物理概念到复杂的计算模型，再到实际的信息安全应用。本书不仅仅是对现有知识的总结，更是对未来信息技术变革的预演。读者在合上本书时，将不仅掌握分析量子现象的工具，更能以一种全新的视角来审视信息、计算和物质世界的深刻关联。 本书适合： 高年级本科生、研究生，以及致力于跨学科研究的科研人员与工程师。对线性代数和基础概率论有一定了解者将获益更多。

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在我阅读《无机化学》这本书的过程中，我逐渐体会到无机化学的博大精深。作者以其卓越的学识和清晰的逻辑，将这一学科的复杂性娓娓道来。我尤其赞赏书中对“元素周期律”的深度解读。作者不仅仅介绍了元素的排列顺序，更深入地分析了周期性变化背后的原因，例如原子半径、电负性、电离能等性质的变化趋势。这让我对元素之间的内在联系有了更深刻的理解。书中对“金属化学”的论述也让我受益匪浅。它不仅仅介绍了金属的物理性质，更深入地探讨了金属的电子结构、化学键以及金属在冶金、材料等领域的应用。我常常会在阅读过程中，不自觉地在脑海中勾勒出金属晶格的结构，并尝试预测它们的性质。这种“可视化”的学习体验，极大地增强了我对知识的记忆和理解。这本书让我认识到，无机化学不仅仅是枯燥的理论，更是我们认识和改造世界的重要工具。

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《无机化学》这本书，对于任何渴望深入了解物质世界构成奥秘的读者来说，都是一本不可多得的宝藏。作者在组织内容上展现了极高的专业素养。本书的结构非常清晰，从最基础的原子结构和化学键开始，逐步引导读者进入更复杂的化学反应和物质性质的研究。我特别欣赏书中对“化学计量学”的介绍，它不仅仅是简单的方程式配平，更强调了物质的量与反应之间的关系，以及如何通过实验数据进行定量分析。这对于培养严谨的科学思维至关重要。书中关于“氧化还原反应”的讲解，也是我非常看重的一部分。作者从氧化态的概念入手，详细解释了氧化还原反应的机理，以及如何通过标准电极电势来判断反应的方向和难易程度。我经常会回过头来，查阅书中关于一些重要氧化还原反应的实例，例如电化学中的各种应用，让我对日常生活中所接触到的许多技术有了更深刻的认识。这本书的深度和广度都给我留下了深刻的印象，它不仅仅是一本教材，更像是一位循循善诱的老师，引领我探索无机化学的无穷魅力。

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这本书的书名是《无机化学》，一本旨在深入浅出地讲解无机化学基础知识的著作。从我拿到这本书的那一天起，就被它严谨的逻辑、清晰的脉络所吸引。书中对原子结构、周期性、化学键、分子轨道理论的阐述，堪称典范。它不仅仅罗列了枯燥的理论，更通过大量的实例和图示，将抽象的概念具象化。例如，在讲解金属的电子结构时，书中不仅仅给出了电子排布，还配以清晰的能级图，让我能够直观地理解金属电子的离域性以及由此带来的导电性。而对晶体结构的介绍，则从最基础的点阵、基元出发，逐步深入到各种晶体结构类型，并通过三维模型的渲染，让我仿佛置身于原子构筑的微观世界。书中的每一章都循序渐进，无论是化学平衡、酸碱理论，还是氧化还原反应，都构建了一个完整的知识体系。我尤其欣赏作者在处理复杂概念时所展现出的耐心和细致，例如在讲解配合物化学时，作者没有回避其繁复性，而是从配位键的本质出发，一步步解析了配合物的命名、异构、稳定性和反应性，使得我这个初学者也能逐渐掌握其中的奥秘。读完这本书，我对无机化学的理解上升到了一个新的高度，不再是零散的知识点堆砌，而是构成了一个有机的整体。

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我必须得说，《无机化学》这本书给我带来的震撼是全方位的。它不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的启迪。从一开始对原子结构的量子力学描述，到后来对各种无机材料的性质分析，书中始终贯穿着一种严谨的逻辑链条。我对于书中关于“溶液化学”的论述非常着迷。它不仅仅介绍了溶液的浓度表示方法，更深入探讨了溶质与溶剂之间的相互作用，以及溶液的依数性。书中对电解质溶液的详细讲解，包括强电解质和弱电解质的区别，以及电离平衡的概念，让我对化学平衡有了更深刻的理解。我还特别喜欢书中对“胶体化学”的介绍，它打破了我对物质形态的刻板印象，让我看到了物质在纳米尺度下的奇特表现，以及胶体在生活中的广泛应用。这本书让我认识到，无机化学的边界远比我想象的要宽广，它涵盖了从原子到材料，从理论到应用的方方面面。每一次阅读，都能发现新的亮点，新的思考角度。

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《无机化学》这本书，对我来说，是一次全面而深入的学习体验。作者的专业性毋庸置疑，他不仅对无机化学的各个分支都有着精深的理解，更善于将这些知识融会贯通，形成一个有机的整体。我特别欣赏书中关于“配位化学”的详细阐述。它不仅仅介绍了配位化合物的基本结构和性质，更深入地探讨了金属-配体之间的成键理论，以及配位化合物在催化、生物等领域的广泛应用。书中对“酸碱理论”的讲解也十分系统，它涵盖了不同学派的观点，并着重分析了酸碱在水溶液和非水溶液中的行为，让我对酸碱的本质有了更深刻的认识。我常常会在阅读过程中，不自觉地在脑海中构建出各种分子的空间结构，并尝试预测它们的反应性。这种“互动式”的学习方式，极大地提升了我对知识的掌握程度。这本书给我最大的感受是，学习无机化学可以是一件充满乐趣的事情，它能够让我们更深刻地理解物质世界的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，《无机化学》这本书是一次令人愉悦的学习体验。我一直认为无机化学是化学学科中相对“硬核”的部分，但这本书却以一种出人意料的亲和力，将那些看似晦涩的理论变得触手可及。作者的语言风格非常独特，既有科学的严谨性，又不失生动活泼。在讲解一些核心概念时，例如量子力学在原子结构中的应用，书中并没有堆砌复杂的数学公式，而是通过形象的比喻和直观的图解，让我领略到了电子云的概率性以及原子轨道形状的奇特性。我对书中关于“化学键”的论述尤其赞赏。它不仅仅停留在离子键、共价键的简单划分，而是深入到了极性共价键、配位键，甚至更复杂的金属键的成键机制。书中对分子几何构型的预测，例如VSEPR理论的应用，也提供了非常实用的方法，让我能够快速准确地判断分子的三维形状。我常常会在阅读过程中，不自觉地在脑海中勾勒出各种分子的空间结构，这种“可视化”的学习过程，极大地加深了我对知识的记忆和理解。这本书给我最大的感受是，学习无机化学可以是有趣的，也可以是充满发现的。

评分☆☆☆☆☆

《无机化学》这本书，是作者送给所有热爱科学的读者的珍贵礼物。它以一种令人信服的方式，展现了无机化学的魅力。作者的语言风格既严谨又不失活泼，能够有效地吸引读者的注意力。我特别喜欢书中对“非金属化学”的细致描绘。它不仅仅介绍了非金属元素的物理性质，更深入地探讨了非金属元素的化学键、氧化还原性以及非金属化合物在生命科学、环境科学等领域的应用。书中对“半导体材料”的介绍也让我印象深刻，它让我认识到无机化学在现代科技发展中的关键作用。我常常会在阅读过程中，不自觉地在脑海中勾勒出各种非金属元素的结构，并尝试预测它们的反应性。这种“探索式”的学习过程，极大地激发了我对科学的兴趣。这本书让我认识到，无机化学的世界是如此广阔而迷人，它能够帮助我们更深刻地理解物质世界的本质。

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当我拿起《无机化学》这本书时，我并没有预料到它会给我带来如此深刻的思考。作者的写作风格非常独特，他善于将复杂的概念用简洁明了的语言表达出来，并且常常穿插一些引人入胜的科学史故事，让我能够更深入地理解知识的来龙去脉。我特别喜欢书中对“化学动力学”的讲解，它不仅仅介绍了反应速率的概念，更深入地探讨了反应机理、活化能以及催化剂的作用。这让我对化学反应的发生过程有了更清晰的认识。书中对“化学平衡”的论述也十分精彩，它不仅仅介绍了平衡常数，更深入地探讨了勒夏特列原理的应用，以及如何通过改变条件来影响化学平衡。我常常会在阅读过程中，不自觉地将书中的理论与我所观察到的自然现象联系起来，这种“学以致用”的感觉，极大地激发了我学习的兴趣。这本书让我认识到，无机化学并非仅仅是实验室里的枯燥数据，而是与我们的生活息息相关的科学。

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《无机化学》这本书，正如其名，将无机化学的广阔领域逐一铺陈开来，展现出其迷人的魅力。我特别喜欢它对元素周期表背后规律的深度挖掘。作者并非简单地介绍各元素及其化合物，而是着重分析了元素在周期表中的位置与其化学性质之间的深刻联系。例如，同一族的元素为何性质相似？不同周期的元素又为何呈现出不同的变化趋势？书中通过对核外电子排布、原子半径、电负性、电离能等基本性质的系统分析，给出了令人信服的解释。我印象深刻的是关于金属和非金属的区分，书中不仅给出了宏观的性质差异，还深入到了微观的电子结构层面，解释了金属电子的“海”以及非金属原子对电子的强烈吸引力。对于过渡金属元素，书中也给予了充分的关注，详细介绍了它们的电子构型、氧化态变化、以及由此产生的复杂配位化学。书中对每一种重要的无机化合物，如酸、碱、盐、氧化物等，都进行了详尽的介绍，包括它们的制备方法、物理性质、化学性质以及在工业和生活中的应用。读这本书，仿佛是在跟随一位经验丰富的向导，穿越无机化学的重重迷雾，逐渐拨开云雾见月明。

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《无机化学》这本书，如同一把钥匙，为我打开了探索物质世界内在规律的大门。作者在内容的组织和呈现上，都展现出了非凡的功力。我尤其欣赏书中对“固体化学”的深入剖析。它不仅仅停留在对晶体结构的简单描述，而是进一步探讨了固体的缺陷、相变以及固体材料的宏观性质与微观结构之间的联系。书中对半导体、超导体等功能性材料的介绍，更是让我看到了无机化学在现代科技发展中的重要作用。我对于书中关于“热力学”在无机化学中的应用也印象深刻。作者通过熵、焓、吉布斯自由能等概念，解释了化学反应的方向和限度，让我能够从能量的角度理解物质世界的变化。这本书不仅仅是理论的堆砌，更注重实际的应用，书中列举了大量的工业生产和科学研究中的实例，让我能够将所学的知识与实际相结合。阅读这本书，我感受到的不仅仅是知识的增长，更是视野的开阔。

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