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出版者:北京大学出版社

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-01-01

价格:39.0

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isbn号码:9787900629272

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好的，这是一份关于其他主题的图书简介，旨在提供详细内容，不涉及您提到的特定书籍，并且力求自然流畅。 --- 《量子纠缠的奇妙边界：从理论基石到前沿应用》 导言：超越经典认知的深渊 自二十世纪初量子力学诞生以来，人类对物质世界的理解经历了根本性的重塑。在众多令人惊叹的量子现象中，“量子纠缠”（Quantum Entanglement）无疑是最为核心、也最令人费解的概念之一。爱因斯坦曾轻蔑地称之为“鬼魅般的超距作用”（Spooky action at a distance），因为它似乎违背了我们基于经典物理学建立起来的关于定域性和实在性的所有直觉。 本书旨在系统性地、深入浅出地剖析量子纠缠这一现象的理论基础、数学描述、实验验证，以及它在信息科学领域引发的革命性潜力。我们不仅仅停留在概念的介绍，更致力于构建一个完整的认知框架，引导读者穿越宏观世界的熟悉景象，进入微观粒子的非凡联系之中。 第一部分：理论基石与数学框架 第一章：量子力学的复习与量子态的描述 在深入纠缠之前，我们必须牢固掌握量子力学的基本语言。本章将回顾薛定谔方程、波函数、概率诠释以及希尔伯特空间的基础概念。重点在于理解量子态的叠加原理，这是纠缠产生的数学前提。我们将详细解释狄拉克符号（Bra-Ket Notation）如何优雅地表达复杂的多粒子系统状态。 第二章：纠缠的数学定义与贝尔不等式 纠缠的真正精髓在于其数学结构。本章将严谨地定义可分离态（Separable States）与纠缠态（Entangled States）。我们引入张量积空间的概念，并阐释如何通过数学判据（如偏分离判据）来精确区分这两种状态。随后，我们将引入物理学史上里程碑式的成就——贝尔不等式（Bell Inequalities）。通过分析CHSH不等式等变体，读者将清晰地理解实验如何证明了量子力学中非定域性的真实存在，彻底终结了“隐变量理论”的希望。 第三章：纠缠的度量与特征 纠缠的“量”是多少？并非所有纠缠态都是等效的。本章将介绍量化纠缠的各种度量工具，包括纠缠熵（Entanglement Entropy）、冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）以及纠缠纯度。我们还将探讨特定类型纠缠态的特性，如EPR对（Einstein-Podolsky-Rosen Pair）和GHZ态（Greenberger-Horne-Zeilinger State），分析它们在多粒子系统中的独特行为。 第二部分：实验实现与验证 第四章：纠缠光子的产生与操控 实验物理是检验理论的最终法庭。本章聚焦于如何人为地在实验室中产生高纯度、高效率的纠缠光子对。我们将详细介绍自发参量下转换（SPDC）和自发四波混频（SFWM）等核心技术，讨论泵浦光、晶体选择对纠缠质量的影响。同时，激光技术、光纤耦合和偏振分析仪在验证纠缠中的关键作用也将被详述。 第五章：原子、离子与固态系统中的纠缠 纠缠不仅限于光子。本章将扩展视角至物质系统。我们将探讨囚禁离子阱（Trapped Ion）如何利用激光冷却和微波脉冲实现离子间的精确操控和纠缠；超导量子比特（Superconducting Qubits）中，约瑟夫森结如何充当信息载体并形成门操作；以及在固态系统中，特别是氮-空位（NV）色心等缺陷系统中，如何利用自旋之间的耦合来维持和测量纠缠。 第六章：长距离纠缠分发与中继 要实现全球性的量子网络，必须解决纠缠在长距离传输中的衰减问题。本章将讨论量子态的远距离传输技术，包括自由空间传输与光纤传输的优劣。更重要的是，我们将深入研究量子中继器（Quantum Repeater）的原理，解释纠缠交换（Entanglement Swapping）和纠缠纯化（Entanglement Purification）如何在没有经典信息泄露的情况下，克服信道损耗，延长纠缠的有效距离。 第三部分：前沿应用与未来展望 第七章：量子计算的基石：量子门与算法 纠缠是量子计算能力的核心驱动力。本章解释了如何利用纠缠态构建基本量子逻辑门（如CNOT门），这些门是执行复杂算法的积木。我们将剖析著名算法，如Shor算法和Grover算法，解释它们如何通过对纠缠态的巧妙操作，实现对经典计算的指数级或平方级的加速。 第八章：量子隐形传态与量子密钥分发（QKD） 量子隐形传态（Quantum Teleportation）是利用纠缠实现信息无损传输的范例。本章将详细分解隐形传态的三个必要步骤——贝尔态测量、经典信息传输和幺正操作。紧随其后，我们将介绍基于纠缠的量子密钥分发协议，特别是Ekert91协议，展示纠缠如何提供理论上绝对安全的加密通信。 第九章：纠缠在量子模拟与精密测量中的角色 除了信息处理，纠缠还在科学研究中扮演着放大器的角色。在量子模拟方面，纠缠系统可以用来高效地模拟那些对经典计算机而言过于复杂的强关联电子系统或分子动力学。在精密测量领域，利用纠缠态（如压缩态或多粒子纠缠态）进行测量，可以突破标准量子极限（SQL），达到更高的时间或空间分辨率。 结语：走向多体物理的壮丽新篇 量子纠缠不再是物理学家的“特例”，它正日益成为理解复杂系统——从凝聚态物理的超导性，到宇宙学的早期演化——的关键工具。本书的最终目标是为读者提供一个坚实的视角，理解我们如何从一个世纪前的理论猜想，走向一个由“鬼魅作用”驱动的全新技术时代。未来的科学发展，无疑将继续在纠缠的深邃边界上探索奇迹。

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这本书的叙事风格非常独特，带有一种沉稳而又不失幽默感的笔触。作者似乎深知学习过程中的枯燥与挫败感，因此在讲解关键概念时，时不时会穿插一些恰到好处的类比或者行业内的“小道消息”，使得原本严肃的技术内容变得生动有趣起来。我特别喜欢它在阐述一些核心原理时所展现出的那种“刨根问底”的精神，它不满足于告诉你“怎么做”，而是深入挖掘“为什么是这样”。这种深度的探究，让我感觉自己在学习的不仅仅是工具的使用，更是在理解其背后的设计哲学。读起来丝毫没有那种枯燥的教科书味，更像是在听一位大师娓娓道来他的独家心得，让人在放松的状态下，不知不觉就吸收了大量的硬核知识。

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这本书给我的整体感觉是一种“全面而又不失深度的平衡艺术”。它似乎覆盖了一个新手从零基础到能够独立承担项目的全链路需求，内容覆盖的广度让人惊叹，几乎涵盖了我们日常工作中可能遇到的所有主流场景。但是，它的可贵之处在于，它并没有因为追求广度而牺牲了深度。对于那些稍微复杂或容易产生误解的地方，作者都会用非常细致的图示或表格来辅助说明，确保即便是最晦涩难懂的概念也能被清晰地拆解和理解。这种亦步亦趋的教学方式，让人在学完一章后，都会有一种“我真的掌握了”的扎实信心，而不是那种“好像懂了但又好像没懂”的虚浮感。它确实为我接下来的学习工作奠定了一个非常坚实的基础。

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从排版的细节来看，这本书的出版质量无疑是顶级的。纸张的抗反光处理做得非常好，即便是放在强光下阅读，屏幕和文字的界限依然清晰可见，这极大地减轻了长时间阅读带来的视觉疲劳。更值得称赞的是，索引和交叉引用系统的设计极其完善。我发现当你读到一个术语，如果它在前面章节有过更详细的介绍，书页的页边通常会有一个非常精妙的小标记，指引你快速回顾。这种对读者阅读路径的贴心设计，极大地提升了查阅效率，避免了那种因为忘记前文内容而不得不来回翻页的窘境。可以看得出，设计者在制作这本书时，是以“提升读者体验”为核心目标来考量的，这种对细节的极致追求，在技术书籍中是难能可贵的。

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这本书的封面设计得非常吸引人，那种深邃的蓝色调搭配着简约的白色字体，一下子就抓住了我的眼球。我拿到手的时候，首先被它的重量和纸质的触感所打动。显然，这是一本经过精心排版的专业书籍。我把它放在桌上，光是看着那坚实的装帧，我就能感受到其中蕴含的知识密度。尽管我还没有完全深入阅读，但从目录的梳理来看，作者在内容的组织上显然下了不少功夫。它似乎遵循了一种由浅入深、层层递进的逻辑，这对一个初学者来说无疑是个极大的福音。我尤其欣赏它在章节标题上所采用的那种既专业又不失引导性的措辞，让人对即将展开的学习内容充满期待，仿佛在打开一个等待探索的宝藏。这种未读先赞的体验，很大程度上建立在作者对视觉传达和物理载体质量的重视之上。

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拿到这本厚厚的书，我最大的感受就是它的“实战性”。翻开几页，我发现它并没有过多地沉溺于理论的海洋中那些晦涩难懂的定义，而是直接切入了应用场景。那些穿插在文字之间的代码片段和配置截图，布局得非常清晰，几乎不需要我去猜测每一步操作的含义。举个例子，书中对某个复杂流程的分解，不是简单地罗列步骤，而是用流程图的形式巧妙地将它们串联起来，这对我这种喜欢“看图说话”的读者来说，简直是救星。我能想象在遇到具体难题时，直接翻到相应章节，对照着书里的示例进行调试，效率一定会大大提高。这种紧贴实践、注重操作细节的处理方式，让我觉得这本书不仅仅是一本知识的汇编，更像是一位经验丰富的工程师坐在旁边手把手地指导。

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