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出版者:高等教育出版社

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出版时间:1900-01-01

价格:10.10元

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isbn号码:9787040004281

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《量子纠缠与多体物理》 内容简介 本书深入探讨了量子力学的前沿领域——量子纠缠理论及其在复杂多体系统中的应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础量子信息理论到前沿实验技术的广泛范围，旨在为物理学、信息科学及相关工程领域的学生、研究人员提供一本全面而深入的参考著作。 第一部分：量子信息与纠缠基础 第一章：量子力学基本公设的再审视与扩展 本章从非相对论量子力学的核心公设出发，着重强调了态矢、算符以及演化方程（薛定谔方程）在描述微观世界中的核心地位。随后，引入了对量子测量过程的更深层次探讨，特别是波函数坍缩的数学描述与物理诠释的争议。我们详细分析了密度矩阵的概念，这对于描述开放量子系统和混合态至关重要。纠缠态本质上是多粒子系统的混合态的一种特殊形式，因此理解密度矩阵的结构是进入纠缠理论的必要前提。本章还简要回顾了狄拉克符号系统的完备性，并引入了张量积空间的概念，这是构建多粒子态的基础数学工具。 第二章：纠缠的度量与数学描述 纠缠是量子信息论的核心特征，本章专注于量化纠缠的程度。我们首先界定了可分离态（separable states）与纠缠态（entangled states）。重点剖析了贝尔态（Bell states）作为二体最大纠缠态的构建及其性质。随后，深入讨论了衡量纠缠的量化指标： 1. 纠缠熵（Entanglement Entropy）： 详细介绍了冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）在计算约化密度矩阵对系统子集纠缠程度上的应用。我们推导了当系统处于纯态时，纠缠熵与信息论熵之间的关系，并讨论了其在统计物理中的普适性。 2. 纠缠的数值度量： 对于混合态，引入了纠缠保真度（Entanglement Fidelity）、纠缠概率（Entanglement Witness）等工具，这些工具为实验中区分纠缠和非纠缠态提供了可操作的途径。 3. 高维纠缠： 扩展到多于两个量子比特（Qubits）或更高维的希尔伯特空间（Hilbert Space），探讨了GHZ态（Greenberger-Horne-Zeilinger state）和W态的特性，及其在容错量子计算中的重要性。 第三章：量子信息处理的基本操作 本章聚焦于在纠缠态上执行的物理操作，这些操作构成了量子计算和量子通信的基石。我们详细分析了单比特和多比特的酉变换（Unitary Transformations），特别是泡利矩阵族（Pauli Matrices）和哈达玛门（Hadamard Gate）的物理意义。 核心内容包括： 量子门集： 讨论了通用量子门集（Universal Gate Set）的概念，证明了单比特旋转门和受控非门（CNOT Gate）足以实现任意酉变换。 量子隐形传态（Quantum Teleportation）： 详尽地阐述了隐形传态的理论模型，包括所需的初始纠缠资源、经典通信的必要性，以及它在分布式量子计算中的潜在角色。 超密编码（Superdense Coding）： 解释了如何利用预先共享的纠缠态实现双比特信息通过单比特发送的协议，这是对经典信息论极限的突破。 第二部分：多体系统的纠缠结构 第四章：平均场理论与量子相变中的纠缠 本部分将纠缠理论与凝聚态物理相结合。首先回顾了平均场理论（Mean-Field Theory）处理多体相互作用的基本思想，并指出其局限性在于忽略了量子涨落和关联效应。我们引入了利用纠缠熵来识别量子相变（Quantum Phase Transitions, QPTs）的新视角。在临界点附近，系统的关联长度趋于无穷大，这直接体现在纠缠熵的幂律行为上。详细分析了1D Ising模型在横向磁场下的量子相变，展示了纠缠熵如何精确地定位临界点。 第五章：张量网络态与低秩近似 处理大规模多体量子系统，特别是二维及以上空间中的量子态，所需的希尔伯特空间维度呈指数增长。本章介绍张量网络（Tensor Networks, TN）作为有效表示这些复杂态的强大工具。 矩阵乘积态（Matrix Product States, MPS）： 详细描述了MPS如何高效地表示一维系统的基态（如使用DMRG算法），并清晰地展示了MPS中“虚拟态维度”（bond dimension $chi$）与纠缠熵之间的精确关系。 投影纠缠对流（PEPS）与MERA： 扩展到更高维度系统，介绍PEPS作为二维量子态的有效表示，以及多尺度纠缠重整化分析（MERA）如何捕获不同尺度的关联信息。这些方法是计算复杂量子系统的核心技术。 第六章：拓扑量子信息与非阿贝尔任意子 本章探讨了超越局部顺序的系统——拓扑有序态（Topological Order）。这类系统中的纠缠具有特殊的、与局部激发无关的性质。 体-边界对应（Bulk-Boundary Correspondence）： 讨论了拓扑系统中的零能模式（zero modes）如何由系统的边界条件决定。 非阿贝尔统计： 深入介绍了非阿贝尔任意子（Non-Abelian Anyons）的概念，它们是系统中准粒子激发，其交换操作（braiding）会非交换地改变系统的多态基。这是容错量子计算（Topological Quantum Computation）的物理基础，因为信息被编码在拓扑简并态中，对局部扰动具有内在的免疫性。 第三部分：前沿实验与应用 第七章：超导电路与离子阱中的纠缠操控 本章将理论框架与当前的实验技术相结合。详细介绍了实现和测量量子比特的两种主要平台： 超导量子比特（Transmons/Flux Qubits）： 讨论了如何利用微波脉冲实现精确的单比特门操作，以及利用耦合谐振腔（cavities）实现高效的两比特纠缠操作（如iSWAP门）。重点分析了退相干（decoherence）对纠缠保真度的影响及抑制策略。 囚禁离子系统： 解释了激光冷却和离子囚禁技术如何提供高保真度的量子比特。特别关注激光驱动的集体振动模式（如声子模式）如何作为信息总线，实现离子间的长程纠缠操作。 第八章：光子系统与量子网络 光子作为信息载体的优势在于其极低的退相干率，是构建量子网络和远距离通信的理想选择。 基于纠缠的光子源： 详述了自发参量下转换（SPDC）和自发四波混频（SFWM）在产生纠缠光子对（Bell Pairs）中的应用。 量子中继与网络协议： 探讨了量子存储器在构建远距离量子网络中的作用。介绍了纠缠交换（Entanglement Swapping）的原理，这是实现超越直接连接的量子通信的关键技术，为构建未来全球量子互联网奠定理论基础。 结论 本书最后总结了量子纠缠理论在基础物理学和前沿技术中的交叉地位，展望了在解决强关联系统、提升量子计算能力以及建立安全通信网络方面的未来研究方向。本书力求以严谨的数学推导和清晰的物理图像，为读者构建起一座连接理论核心与实验前沿的桥梁。

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天哪，这本《宇宙的织锦》简直让人爱不释手！我一直对天体物理学抱有一种朦胧的好奇心，但又总觉得那些复杂的公式和概念遥不可及。这本书完全颠覆了我的认知。作者的叙事功力一流，他能用最生动、最形象的比喻，将黑洞的视界、暗物质的幽灵、引力波的涟漪，化为一幅幅在我们眼前徐徐展开的壮阔画卷。我特别欣赏作者在处理前沿科学问题时的那种严谨与浪漫的平衡。他没有回避科学的艰深，而是巧妙地引导读者，让我们在理解宇宙起源的宏大叙事中，体会到人类探索未知的勇气与智慧。读到关于星系碰撞形成新结构的章节时，我仿佛能听到恒星在时空中奏响的史诗乐章，那种震撼是纯粹的、直击灵魂的。它不仅仅是知识的传授，更像是一场思维的洗礼，让我开始重新审视我们在浩瀚宇宙中的位置。这本书的排版和插图也做得非常出色，那些深邃的星云照片和精妙的理论示意图，极大地增强了阅读的沉浸感。强烈推荐给所有对“我们从哪里来，要到哪里去”这个问题有所思考的人。

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《19世纪欧洲小说中的“病态美学”探源》这本书的学术性非常强，但行文却出奇地迷人。我一直对那个时代文学中弥漫的忧郁和对死亡的迷恋感到好奇，这本书就像一把精密的解剖刀，剖开了这种时代情绪的根源。作者巧妙地将医学史（特别是肺结核的浪漫化）与社会思潮（如浪漫主义的衰落和都市化的焦虑）联系起来，论证了“病态”是如何被审美化、符号化的。书中对波德莱尔、王尔德等作家的文本分析，细致入微，充满了独到的见解，比如他对“颓废”一词在不同语境下的词源演变进行了精彩的梳理。我特别欣赏它没有停留在表面的风格描述，而是深入探讨了这种审美背后隐藏的对工业革命带来异化感的抵抗。虽然涉及的理论框架比较扎实，但作者的语言功底极佳，引用的原著段落都恰到好处地烘托了论点。对于想深入理解现当代文学批评脉络和审美变迁的读者来说，这本书提供了极具深度的参照系。

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《算法时代的伦理困境》这本书对我产生了巨大的冲击，它逼迫我停下来，认真思考我们正在被科技塑造成什么样的人。我原本以为自己对人工智能和大数据已经有了一定的了解，但这本书深入剖析了偏见如何在算法中被放大和固化，以及“预测性警务”背后的社会正义问题，让我感到彻骨的寒意。作者的逻辑链条构建得极其严密，他没有采取简单的“科技是恶魔”的论调，而是非常冷静地分析了技术设计者、商业模式与社会结构三者之间错综复杂的互动关系。他提出的“算法透明度”和“数据主权”的概念，不仅仅是学术探讨，更是关乎未来公民权利的严肃议题。书中的案例分析尤其精彩，例如推荐系统如何无形中塑造了我们的信息茧房，以及面部识别技术在不同文化背景下的伦理边界。这本书的文字是理性的，但其蕴含的警示却是极其感性的。我看完后，决定重新审视我手机里的每一个App权限设置，这绝对是一本具有现实指导意义的著作。

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我最近沉迷于《古罗马的日常碎语》，这本书的视角之独特，简直让人耳目一新。我们通常接触的历史读物，多半聚焦于帝王将相的宏大叙事，但这本书却像是打开了一扇通往两千年前罗马城居民后院的窗户。作者简直是个考古学家兼福尔摩斯，他通过对不起眼的陶片、散落的信件残片、甚至排水系统的分析，重建了那个时代的“烟火气”。我最喜欢的部分是关于平民的饮食习惯和社交礼仪的描写，那些关于面包烘烤的争执、澡堂里的八卦、以及奴隶们私藏的小物件，都鲜活得仿佛触手可及。作者的文风带着一种老派的幽默和洞察力，他不会给你枯燥的年代信息，而是让你去感受那些古老灵魂的喜怒哀乐。读完后，你对“历史”这个概念的理解会发生根本性的转变——历史不再是教科书上的时间线，而是无数鲜活个体共同编织的复杂网络。这本书的细节考据达到了令人发指的程度，每一次翻页，都像是在历史的尘埃中又拂去了一层灰，看到了更清晰的真相。

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这是一本名为《静默的森林：北欧神话的自然精神》的奇书。它的美感是那种北欧特有的、带着苔藓和凛冽寒风的冷峻之美。我很少读到一本书能如此完美地融合人类学、神话学和生态哲学的探讨。作者没有像传统解读那样，仅仅罗列奥丁、索尔的故事，而是将这些神祇和巨人，放置在了他们赖以生存的、变幻莫测的自然环境中去理解。比如，他对“世界之树”的解读，不再是简单的宇宙轴心，而是关于生态系统、生命与死亡的永恒循环的隐喻。文字的节奏非常缓慢而富有韵律感，像是在雪地里行走，每一步都清晰可辨。阅读这本书的过程，本身就是一种冥想。它让我开始用一种更谦卑、更敬畏的眼光去看待身边的山川河流，理解了那些古老民族与土地之间那种深刻的、近乎宗教性的联结。对于那些对自然怀有深沉情感，渴望在现代生活中寻回本源连接的人来说，这本书是不可多得的慰藉。

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